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Le microbiome humain compterait plus de gènes que d’étoiles dans l’Univers

microbiome humain

Une équipe de chercheurs a entrepris de cataloguer les différents gènes des bactéries qui peuplent notre corps à l’instar du Human Genome Project répertoriant le génome humain. Les premiers résultats révèlent une diversité génétique totalement inattendue, la plupart des bactéries ayant muté lors de leur séjour dans l’organisme.

En 2003, le génome humain a été entièrement séquencé grâce au Human Genome Project. On estime ainsi que notre génome contient entre 20.000 et 25.000 gènes codant pour des protéines. Aujourd’hui, les scientifiques s’attaquent à un projet d’une toute autre ampleur : cataloguer les gènes de tous les microbiomes humains. Dans une étude publiée le 14 août dans la revue Cell Host & Microbe, des chercheurs de l’université de Harvard et du Joslin Diabetes Center de Boston dévoilent les premiers résultats issus du séquençage des bactéries et virus de l’intestin et de la bouche de 3.655 individus. Ils ont ainsi décompté pas moins de 45,67 millions de gènes différents, dont la moitié sont uniques à chaque individu (11,8 millions de gènes du microbiome buccal et 12,6 millions du microbiome intestinal). En extrapolant à l’ensemble de la population, les chercheurs estiment que le nombre de gènes de l’ensemble des microbiomes humains pourrait être supérieur à celui du nombre d’étoiles de l’Univers visible (soit plus d’un quatrillion de gènes ou 1024 étoiles).

 

Sur les 46 millions de gènes répertoriés auprès de 3.600 personnes, la moitié sont uniques à chaque individu. © Braden Tierney et al, Cell Host & Microbe, 2019

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Des bactéries qui affectent l’ensemble des fonctions du corps

Le corps humain héberge une quantité considérable de communautés bactériennes dans son intestin, sur sa peau ou dans ses poumons. On estime que ces bactéries sont 10 fois plus nombreuses que les cellules du corps lui-même. Les dernières avancées scientifiques montrent que ces bactéries jouent un rôle considérable dans le fonctionnement de l’organisme, sur l’immunité, les maladies, les allergies, le sommeil ou même les performances sportives. Or, « de même que deux jumeaux homozygotes ne possèdent pas des gènes strictement identiques, deux bactéries d’une même souche peuvent présenter des différences génétiques », illustre Chirag Pate, de la Harvard Medical School.

Les bactéries mutent pour s’adapter à notre comportement

Mais comment expliquer un telle hétérogénéité ? Les chercheurs ont d’abord pensé que les mutations provenaient de transfert de gène horizontal, un phénomène courant chez les bactéries, où deux cellules proches s’échangent du matériel génétique. Mais à leur grande surprise, ils ont constaté que moins de 2 % des gènes uniques détectés chez les individus étaient issus de ce processus. L’autre hypothèse envisagée est donc plutôt une évolution adaptative. Lorsque nous changeons de régime alimentaire, que nous prenons tel ou tel médicament, que nous sommes exposés à la pollution ou que nous changeons de style de vie, les bactéries du microbiome modifient leur ADN pour s’adapter à la modification de leur environnement. « C’est grâce à cette diversité génétique qu’un microbe devient par exemple résistant à un antibiotique », illustre Braden Tierney, biologiste au Joslin Diabetes Center de Boston et auteur principal de l’étude.

Les bactéries modifient leur ADN pour s’adapter aux changements de notre mode de vie. © Spectral-Design, Fotolia

Des traitements probiotiques sur mesure ?

Ces résultats suggèrent que les études portant sur le microbiote doivent être entièrement repensées pour prendre en compte l’hétérogénéité des gènes. Il ne suffira plus de déterminer le type de souche microbienne pour connaître ses effets, il faudra aussi étudier son patrimoine génétique qui est propre à chaque individu, pronostique Alex Kostic, un autre coauteur de l’étude. Bref, élaborer des traitements quasi sur mesure pour chaque personne.

Le projet de recensement des gènes du microbiome humain, intitulé « Univers des gènes microbiens » (The Universe of Microbial Genes), disponible en libre accès sur le site microbial-genes.bio, n’en est qu’à ses débuts.

futura-sciences.com