Certaines espèces microbiennes du microbiote intestinal sont-elles «héréditaires»?


Le rôle de la génétique de l’hôte dans la formation du microbiote intestinal est moins connu, mais des études sont en cours pour étudier le lien possible.

Par exemple, il a été démontré que bien qu’il y ait beaucoup de différence dans la diversité du microbiote, les membres de la famille partagent souvent des similitudes par rapport à ceux qui ne sont pas apparentés.
Il est bien sûr possible que cela soit dû au fait que les membres de la famille suivent un régime similaire, mais certaines bactéries se sont révélées «héréditaires».
Une étude de Goodrich et co. ont étudié le microbiote de 1 081 personnes, dont 177 paires de jumeaux identiques (monozygotes) et 245 paires de jumeaux non identiques (dizygotes). Les auteurs ont constaté que le microbiote de ces individus était un «profil de diversité occidental» typique, dominé par les phylums Firmicutes, Bacteroidetes et Proteobacteria. Ils ont également constaté que la plus grande similitude a été observée dans les échantillons provenant du même individu et que les échantillons provenant d’individus apparentés étaient plus similaires que les échantillons provenant d’individus non apparentés.
De plus, ils ont constaté que le microbiote de jumeaux identiques était plus similaire à celui de jumeaux non identiques, et qu’il y avait des taxons qui semblaient être héréditaires. Il a été démontré que la famille de bactéries la plus héritable, Christensenellaceae, coexiste avec d’autres bactéries héréditaires ainsi qu’avec des archées méthanogènes. Cela montre que la diversité du microbiote intestinal peut ne pas être fortement influencée par des facteurs environnementaux tels que l’alimentation.
Existe-t-il un lien entre des gènes spécifiques et des espèces bactériennes spécifiques dans le microbiote intestinal?
Une étude de Zhernakova et co. ont étudié le lien entre le microbiote intestinal et les facteurs de l’hôte. Ici, ils ont recruté 1 135 participants, dont 474 hommes et 661 femmes. Ils ont utilisé une approche basée sur le séquençage pour étudier le microbiome, puis l’ont comparé à d’autres facteurs liés aux participants, tels que les biomarqueurs, la maladie, le tabagisme, etc.
Un biomarqueur que les auteurs ont étudié était la chromogranine A, qui indique une activation du système neuroendocrinien. En comparant les niveaux de chromogranine A et la diversité du microbiote, les auteurs ont constaté que des niveaux inférieurs de chromogranine A étaient associés à une augmentation de la diversité du microbiote intestinal. De plus, ils ont découvert que la présence de 61 espèces était associée à la chromogranine A, qui représente environ 53% de la composition du microbiote intestinal. Cela montre que la régulation d’un gène particulier (chromogranine A) peut influencer la composition du microbiote intestinal.
Les études d’association pangénomique peuvent-elles être utilisées pour relier les gènes hôtes à une abondance de bactéries spécifiques dans leur microbiote intestinal?
Les études d’association pangénomique (genome-wide association study, GWAS) sont une technique qui compare la variation génétique entre de nombreux individus pour voir si un phénotype est associé à un génotype particulier. Cette approche pourrait-elle être utilisée pour déterminer quel génotype influence la diversité dans le microbiote intestinal (phénotype)?
Davenport et co. a utilisé une approche GWAS pour étudier le lien entre environ 200 000 génotypes d’hôtes et la diversité du microbiote fécal dans une population huttérite. Les huttérites sont un groupe religieux en Amérique du Nord, et ils vivent et mangent en tant que communauté, donc les effets alimentaires et environnementaux sur le microbiote interindividuel seraient limités.
Le GWAS a constaté qu’il existe 8 taxons d’espèces bactériennes dont la présence était associée à des variations génétiques particulières. Il est à noter que la présence du genre Akkermansia était associée à une variation génétique autour du gène PLD1. Fait intéressant, des études ont montré que l’Akkermansia est connue pour influencer le poids corporel et que le gène PLD1 est associé à l’indice de masse corporelle. Si ces associations sont vraies, il semblerait alors que la présence de certaines espèces bactériennes dans le microbiote intestinal humain puisse être influencée par la génétique de l’hôte, et donc le génotype de l’hôte humain peut être un facteur qui influence la diversité des espèces bactériennes dans le microbiote intestinal.
Sources:
Goodrich et al. (2014) Human Genetics Shape the Gur Microbiome. Cell www.cell.com/…/S0092-8674(14)01241-0
Zhernakova et al. (2016) Population-based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity. Science https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5240844/
Tam et al. (2019) Benefits and limitations of genome-wide association studies. Nature Reviews Genetics
Davenport et al. (2015) Genome-Wide Association Studies of the Human Gut Microbiota. PLoS One https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4631601/

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