La diversité parmi les Africains ruraux s'étend à leurs microbiomes intestinaux

Les recherches de la Perelman School of Medicine et de la School of Arts and Sciences ont mis en évidence un rôle pour le mode de vie, géographie, et génétique, avec des similitudes surprenantes avec les populations américaines dans certains cas

Notre microbiome, la communauté complexe de bactéries, champignons, parasites, et d'autres micro-organismes dans et sur notre corps, reflète notre façon de vivre. Si nous possédons un animal de compagnie, nous partageons probablement des microbes avec eux. Si nous mangeons de la viande, le microbiome dans nos intestins peut sembler différent de celui d'un végétalien.

Dans un domaine d'étude en pleine croissance pour déterminer comment nous acquérons les microbes que nous portons en nous et leur influence sur notre santé, la plupart des analyses se sont concentrées sur les personnes vivant dans les pays développés. Mais ces dernières années, les scientifiques ont commencé à étudier si les personnes dans les sociétés non industrialisées possèdent des microbiomes distinctement différents et, si c'est le cas, quels facteurs façonnent ces différences.

Un nouveau rapport, publié dans la revue Biologie du génome , a fait des progrès considérables pour répondre à ces questions. Dirigé par une équipe de généticiens de l'Université de Pennsylvanie, en collaboration avec des chercheurs de Tanzanie, Botswana, et les instituts nationaux de la santé, l'étude est l'une des plus importantes à ce jour pour analyser les microbiomes intestinaux d'Africains ethniquement divers, avec des échantillons de 114 Botswanais et Tanzaniens de sept populations, ainsi qu'un groupe de comparaison des États-Unis.

Les résultats soulignent le large éventail de profils de microbiome parmi les populations, qui pratiquent une variété de modes de vie différents, de l'agropasteur au pasteur au chasseur-cueilleur. L'ampleur des différences est comparable aux différences observées entre les populations industrialisées et non industrielles. Pourtant, les chercheurs ont également été intrigués par des similitudes inattendues entre les groupes.

"Quand nous avons commencé cela, " dit la généticienne Sarah Tishkoff, un professeur Penn intègre Knoweldge à Penn et auteur principal, "Mon hypothèse était que l'alimentation allait être le facteur déterminant pour distinguer le microbiome de ces diverses populations. Ma plus grande surprise était que ce n'était pas le cas."

En réalité, un sous-ensemble des échantillons de personnes de langue bantoue vivant dans des communautés agricoles au Botswana étaient presque impossibles à distinguer de ceux collectés auprès de personnes vivant dans la région de Philadelphie, échantillons collectés par le co-auteur de l'étude Frederick Bushman, un microbiologiste à la Penn's Perelman School of Medicine.

« La composition bactérienne de certains des agropasteurs du Botswana était étonnamment similaire à celle de la cohorte américaine, " dit Matthew Hansen, un scientifique du laboratoire de Tishkoff et co-auteur principal de l'article. "Ce sont des groupes ruraux; ils ont un mode de vie très différent, mais certains facteurs leur donnent un microbiote très similaire à celui des résidents en bonne santé de la région de Philadelphie."

Les efforts précédents pour examiner les microbiomes intestinaux des Africains ruraux ont généralement comparé une seule population africaine à une ou plusieurs populations des pays industrialisés. Ces études antérieures ont mis en évidence des différences entre les groupes; par exemple, une comparaison des microbiomes intestinaux entre les Italiens et les chasseurs-cueilleurs Hadza en Tanzanie a identifié plusieurs groupes de bactéries présentes dans les Hadza qui n'avaient pas été identifiées auparavant dans les populations occidentales.

Mais pour avoir une compréhension plus nuancée des facteurs influençant la diversité microbienne chez les Africains ruraux, L'équipe de Tishkoff a collecté des échantillons de sept populations africaines éloignées. De Tanzanie :chasseurs-cueilleurs Hadza, éleveurs massaï, agropasteurs Sandawe, chasseurs-cueilleurs jusqu'à la fin du XIXe siècle, et agropasteurs du Burunge. Et du Botswana :les chasseurs-cueilleurs San, pasteurs héréros de langue bantoue, et plusieurs groupes d'agropasteurs de langue bantoue.

Rassembler les données, ce qui nécessitait de demander aux habitants des villages reculés de fournir des échantillons de matières fécales aux scientifiques, n'était en aucun cas un processus simple. Alessia Ranciaro, qui a aidé à diriger les efforts de collecte de données pour le travail, dit qu'elle et ses collègues ont appris des premières expériences comment surmonter les obstacles culturels et logistiques pour rendre le processus plus fluide pour les participants et les scientifiques.

Les chercheurs ont extrait l'ADN des échantillons et ont séquencé une partie du gène de l'ARN ribosomique 16S, largement utilisé dans les études sur le microbiome pour aider à identifier et comparer les bactéries.

"L'analyse permet de classer les bactéries dans un échantillon jusqu'au niveau du genre dans de nombreux cas, " dit Meagan Rubel, un doctorant du laboratoire de Tishkoff qui a codirigé les travaux. "Mais dans les exemples de bases de données que nous utilisons, la bactérie a été classée en fonction des groupes industrialisés ou occidentaux, donc les gens qui vivent ces modes de vie traditionnels peuvent avoir des bactéries que nous n'avons jamais vues auparavant. »

D'après les résultats qu'ils ont pu obtenir, de grands schémas ont rapidement émergé. Notamment, les échantillons botswanais différaient de ceux tanzaniens. Les microbiomes intestinaux des populations tanzaniennes avaient tendance à avoir un nombre plus élevé de microbes dans chaque échantillon, et les individus avaient tendance à partager des profils microbiens similaires. Au Botswana, d'autre part, les échantillons avaient tendance à avoir moins d'espèces microbiennes dans l'ensemble, et les microbiomes des individus avaient tendance à être plus différents les uns des autres. Ce dernier motif était également présent dans les échantillons américains.

Bien que l'analyse n'ait pas indiqué de "fusil fumant" expliquant ce résultat, les chercheurs émettent l'hypothèse que les raisons sont liées à la richesse nationale comparative du Botswana et à l'accès aux soins médicaux.

"Le Botswana a des diamants et est relativement riche, " dit Tishkoff. " Ils ont un système médical gratuit et un système éducatif gratuit, ce qui est très différent de la Tanzanie."

"Vous pouvez imaginer que dans le spectre de groupes très différents dans les pays africains, " dit Rubel, "il y a des groupes qui subissent ces mesures douces d'industrialisation qui pourraient être tout, d'un accès accru aux soins cliniques à différents types d'aliments. L'utilisation d'antibiotiques est quelque chose qui peut vraiment changer le microbiome intestinal, donc les gens qui y ont plus accès pourraient voir des changements marqués dans leur microbiome. »

De tels changements pourraient aider à expliquer les similitudes entre les échantillons du Botswana et des États-Unis, bien que les chercheurs disent que plus de travail doit être fait pour confirmer que c'est le cas.

Globalement, cependant, de grandes différences dans le microbiome intestinal étaient facilement apparentes entre les États-Unis et la plupart des Africains. En Afrique, la fréquence de certains groupes bactériens pourrait différencier les populations selon l'ethnicité et le mode de vie. Par exemple, les deux populations de chasseurs-cueilleurs, les San et les Hadza, possédaient des modèles différents de bactéries intestinales par rapport aux groupes de pasteurs ou d'agropasteurs. En outre, dans les populations Massaï et Hadza, deux groupes dans lesquels la division du travail entre hommes et femmes est particulièrement extrême, les chercheurs ont trouvé des différences sexuelles significatives dans les microbiomes qu'ils ont analysés.

Pour mieux comprendre ce que faisaient réellement les bactéries dans l'intestin, les chercheurs ont recherché des voies moléculaires abondantes dans les différentes espèces microbiennes d'un échantillon donné. Dans les échantillons américains, ils ont identifié des voies impliquées dans la dégradation des polluants environnementaux, comme le bisphénol, qui comprend le bisphénol A, mieux connu sous le nom de « le redoutable BPA dans les plastiques, " dit Rubel, ainsi que le DDT, l'insecticide responsable de l'amincissement des coquilles d'œufs d'oiseaux qui a été interdit aux États-Unis depuis les années 1970.

Ils ont également trouvé des preuves de voies de dégradation du DDT dans les échantillons du Botswana, un pays qui a continué à utiliser le produit chimique pour lutter contre les moustiques responsables de maladies transmissibles telles que le paludisme.

Les résultats soulèvent un certain nombre de questions intéressantes, sur laquelle les chercheurs espèrent faire la lumière avec des analyses supplémentaires et un séquençage génétique et génomique approfondi à l'avenir. Ils étudient également davantage les échantillons pour voir si la présence d'agents pathogènes gastro-intestinaux peut jouer un rôle principal en influençant le microbiote intestinal des personnes dans les zones où de telles infections sont répandues.

"Notre travail élargit un récit croissant, " dit Rubel, « où les tendances du microbiome semblent suivre le niveau d'industrialisation des populations. »

Les scientifiques notent que même ces populations africaines éloignées ne sont pas statiques dans leurs modes de vie; le développement et ses influences sur l'environnement et les modes de vie traditionnels peuvent se manifester par des modèles de microbiome changeants.

"Ce serait bien de faire une étude longitudinale de certains de ces groupes, " dit Hansen. " Au cours des 20 prochaines années, leur vie va certainement changer rapidement, et il serait intéressant de voir si nous trouvons un changement dans le microbiome à mesure que ces facteurs de mode de vie changent. »

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