Malade ou sain ? Le métabolisme bactérien nous apporte la réponse et l’explication

Jusqu’à présent, on croyait qu’il y avait une différence entre l’ADN des bactéries présents dans l’intestin de personnes saines et d’individus atteints de diabète de type 1. Une équipe de chercheurs luxembourgeois ont maintenant trouvé que tel n’est pas le cas. Cependant, il y a des différences dans ce que font les bactéries. Ceci a été découvert grâce à une nouvelle approche analytique.

L'intestin est un système complexe : d'innombrables bactéries le colonisent et il nous aide à digérer la nourriture. Une question importante qui préoccupe les chercheurs est si la composition de bactéries dans l’intestin – ce que l’on appelle le microbiome – est différente entre personnes saines et malades. De telles différences pourraient faciliter le diagnostic précoce de maladies comme p.ex. le diabète, ainsi que le meilleur traitement de ces derniers, p.ex. à l’aide de probiotiques.

À travers une analyse d’échantillons de selles, une équipe de scientifiques du Luxembourg a maintenant découvert que la différence de composition en espèces bactériennes entre les individus atteints de diabète et les autres était nettement moins importante qu'on avait pu le croire pendant longtemps. « Néanmoins, il existe des différences notables concernant l'activité des bactéries », dit Anna Heintz-Buschart. Elle est l’auteur principal de l'étude, dont les résultats sont publiés aujourd’hui dans le revue scientifique renommée Nature Microbiology.

Paul Wilmes : « Maintenant nous savons qui fait quoi et quand »

Grâce à une nouvelle approche analytique, les chercheurs ont pu découvrir quels gènes de bactéries du microbiome sont activés ou désactivés, et quelles protéines sont synthétisées à quel moment. Ils ont constaté qu’il y a des différences considérables à ces niveaux. Ils supposent que des modifications dans le métabolisme de bactéries pourraient influencer le développement de la maladie.

Une telle précision dans la description des changements liés à la maladie qui s'opèrent dans le microbiome et l'éclairage sur leurs effets fonctionnels dans le corps n'étaient pas possibles jusqu'ici, souligne Paul Wilmes, professeur et responsable du groupe Ecosystems Biology qui a mené l'étude au LCSB.

« Nous étions capables de déterminer la composition en espèces de l'écosystème intestinal grâce aux analyses de l'ADN traditionnelles, mais nous ignorions ce qu'il s'y passait réellement à un moment précis.

Pour faire une analogie avec la société humaine : nous étions capables de recenser les individus sans savoir quelle était leur profession. Maintenant nous savons qui fait quoi et quand ».

Comment expliquer les différences entre personnes saines et individus atteints du diabète ?

• Selon les chercheurs, dans le diabète de type 1, ces différences surviennent sans doute quand le système immunitaire attaque ses propres cellules productrices d'insuline dans le pancréas.
• Les dégâts qui en résultent peuvent radicalement changer la composition des sucs digestifs.
• « Les bactéries de l'intestin doivent s'adapter aux changements dans leur environnement » dit A. Heintz-Buschart.
• « Pour y parvenir, elles modifient leur métabolisme, autrement dit, elles modifient la quantité de protéines ou de vitamines, telle la thiamine, qu'elles produisent »,
• Heinz-Buschart : « Ce qui compte ici, c'est qu'une variation des niveaux de thiamine dans le corps peut accentuer l'évolution de la maladie » ;
• Les bactéries auparavant bénéfiques deviennent ainsi un risque pour la santé et peuvent aggraver l'état de la personne atteinte.

Des patients au cœur de l’étude

Les résultats des scientifiques du LCSB sont le fruit d’une collaboration avec l’IBBL (Integrated Biobank of Luxembourg), le Centre Hospitalier de Luxembourg et le Centre Hospitalier Emile Mayrisch.

Au cœur de l'étude appelée MUST (sur les familles multiplexes diabétiques) sont des individus atteints de diabète de type 1 depuis plusieurs années et qui ont fourni des échantillons de selles à l’IBBL, partenaire majeur de l'étude.

« Nous avons étudié les bactéries présentes dans les échantillons de selles de ces individus », explique Dr Anna Heintz-Buschart, auteur principal de l'étude. « Puis nous avons analysé des échantillons de selles provenant de certains de leurs proches en bonne santé ».

Beaucoup d’espoir pour la découverte de biomarqueurs

Les professionnels de la santé avec lesquels Paul Wilmes et son équipe ont collaboré fondent beaucoup d'espoir sur cette nouvelle méthode de recherche. Dr Carine de Beaufort en fait partie, elle qui mène des recherches et traite des patients au LCSB et au Centre Hospitalier de Luxembourg. Elle a joué un rôle-clé pour trouver des familles réunissant des personnes saines et malades prêtes à participer l'étude.

« Nous attendons de ces études qu'elles nous aident à identifier des biomarqueurs » affirme-t-elle. « Il s'agit de molécules, des protéines par exemple, qui sont produites ou dont le niveau dans le corps varie au début d'une affection diabétique. Ces biomarqueurs faciliteraient le diagnostic et permettraient de prendre des mesures préventives ou thérapeutiques à un stade très précoce ».

Continuer l’étude et inclure des enfants ayant une forme précoce de diabète

Pour faciliter la recherche de ces biomarqueurs, l'étude doit continuer, assure Paul Wilmes. « Nous souhaitons maintenant travailler avec des familles qui ont des enfants ayant une forme précoce de diabète. Il est particulièrement important de détecter les indicateurs de cette maladie le plus tôt possible chez les jeunes. Après tout, plus les médecins peuvent intervenir tôt, mieux ils peuvent limiter les complications pour le reste de la vie ».

Paul Wilmes envisage des études mécanistiques détaillées permettant de mieux comprendre les fonctions complexes du microbiome : « Ainsi, nous pourrons savoir comment des différences fonctionnelles concernant, disons, la biosynthèse de la thiamine par le microbiome intestinal, sont liées au diabète de type 1. Les expériences comme l'étude MUST sont décisives pour y parvenir, pour générer des hypothèses ».

Auteur : Université du Luxembourg
Photo : Université du Luxembourg: The "core" team behind the paper. From left to right: Paul Wilmes, Linda Wampach, Laura Lebun, Patrick May, Anna Heintz-Buschart, Carine de Beaufort and Angela Hogan.