(C) Michel Brumat / University of Luxembourg
Une équipe de chercheurs au LCSB ont établi une collection de modèle informatiques simulant les processus métaboliques de bactéries dans l’intestin humain.
L'intestin contient des centaines d'espèces bactériennes différentes qui nous aident à digérer les aliments, produire des vitamines et influencent même notre façon de métaboliser les médicaments.
Les processus métaboliques de ces bactéries jouent un rôle important pour notre santé, mais également dans le développement de maladies.
Ils sont aussi extrêmement complexes: les bactéries sont constamment en contact avec nos cellules intestinales, et les différents organismes s'influencent en permanence les uns les autres. Ils peuvent également influence leur hôte humain.
773 modèles informatiques pour simuler les processus métaboliques de bactéries intestinales
Malgré de nombreuses avancées dans la science, notre connaissance de ces microbes reste limitée. Pour améliorer notre compréhension et pour favoriser de nouvelles découvertes, une équipe de recherche du Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) de l’Université du Luxembourg vient de créer le recueil le plus complet de modèles informatiques pour 773 microbes intestinaux différents et capturant leur métabolisme individuel.
Ce recueil de modèles appelé AGORA peut désormais être utilisé par des chercheurs dans le monde entier sur ordinateur pour simuler des processus métaboliques ayant lieu dans les microbes et pour étudier la façon dont ils affectent le métabolisme d'autres microbes et celui de leur hôte humain.
Comment les bactéries influencent-elles le métabolisme humain – et vice-versa ?
Prof. Ines Thiele, responsable scientifique du groupe « Molecular Systems Physiology » (Physiologie des systèmes moléculaires) au LCSB et ATTRACT Fellow du Fonds National de la Recherche (FNR), explique l’utilité de la collection pour sa propre recherche : « Avec AGORA, et en incluant d'autres jeux de données, nous pouvons étudier systématiquement les interactions métaboliques dans le microbiome intestinal et la façon dont ces interactions sont influencées par des facteurs externes, y compris le régime alimentaire et le métabolisme hôte. »
Elle ajoute : « Nous voulons également comprendre la façon dont les microbes modulent le métabolisme humain lorsque nous modifions notre régime alimentaire. Nous pourrions en déduire des pistes pour la prévention, voire le traitement des maladies, par exemple grâce à la détermination des compléments alimentaires susceptibles de modifier ces interactions dans un microbiome intestinal malade pour imiter les fonctions métaboliques d'un microbiome sain. »
Étudier les incidences des interactions microbiome-hôte sur des maladies spécifiques
Dans leur analyse, les chercheurs ont découvert que les capacités métaboliques des bactéries et notre régime alimentaire jouaient un rôle décisif dans l'interaction des microbes les uns avec les autres. « Nous pouvons générer des modèles de microbiome personnalisés en intégrant ces modèles informatiques avec des données métagénomiques, notamment grâce au séquençage des microbes présents dans des échantillons de selles de personnes malades et saines », déclare Stefania Magnusdottir, le premier auteur de l'étude qui passe actuellement son doctorat dans le groupe d'Ines Thiele au LCSB.
« Nos modèles nous permettent de chercher de manière ciblée des voies métaboliques fondamentalement importantes pour le microbiome dans l'intestin, et nous pouvons ainsi déterminer ce qui pourrait déclencher des maladies lorsque ces processus métaboliques tournent mal », déclare le Dr Ronan Fleming, co-auteur, qui dirige le groupe « Systems Biochemistry » (Biochimie des systèmes) au LCSB : « Ces modèles AGORA nous permettront désormais d'étudier les incidences des interactions microbiome-hôte sur des maladies spécifiques ou de les utiliser dans le domaine émergent de la médecine personnalisée. »
Auteur : Université du Luxembourg ; Editeur : Michèle Weber (FNR)
Photo © Michel Brumat / University of Luxembourg
Infobox
Le microbiome désigne l’ensemble des communautés bactériennes dans l’intestin humain.
Les chercheurs ont rassemblé toutes les données connues sur le métabolisme de 773 souches bactériennes : un nombre sans précédent. En travaillant à partir de ces données, ils ont mis au point un modèle informatique pour chaque souche bactérienne.
« Nous avons réuni des données expérimentales et génomiques connues sur le métabolisme de 773 souches bactériennes pour affiner et valider les modèles informatiques », dit Stefania Magnusdottir.
L'équipe du LCSB publie ses résultats dans le journal scientifique « Nature Biotechnologie » (DOI : 10.1038/nbt.3703). Le recueil des modèles métaboliques prédictifs est disponible pour les chercheurs sur le site http://vmh.uni.lu.
Le projet AGORA a reçu le soutien des programmes de financement ATTRACT, CORE, Proof-of-Concept et AFR du Fonds National de la Recherche Luxembourg (FNR) ainsi que le programme Advanced Computing de US Department of Energy, Offices of Advanced Scientific Computing Research and the Biological and Environmental Research.
Ass. Prof. Ines Thiele, ines.thiele@uni.lu, T. +352 46 66 44 6647
