Des travaux, dont les résultats ont été publiés dans Nature Biotechnology, ont permis de mettre au point une nouvelle méthode pour l'analyse du génome global, ou métagénome du microbiote intestinal. Grâce à elle, le génome complet de 238 bactéries intestinales, dont 75% étaient jusqu'alors inconnues, a pu être reconstitué.

Depuis quelques années, les recherches menées sur le microbiote intestinal ont fait passer les bactéries intestinales d'une fonction de 'simples digesteurs' de nourriture, à celui d'acteurs majeurs «dans la compréhension de certaines maladies telles que l’obésité, le diabète de type 2, la maladie de Crohn…». D'autre part, elles ont mis en évidence des liens directs «entre ces bactéries et le système immunitaire, ainsi qu’avec le cerveau».

On estime «que 100 000 milliards de bactéries peuplent l’intestin de chaque individu (soit 10 à 100 fois plus que le nombre de cellules dont est constitué le corps humain)». La diversité de ces bactéries est notable, «puisque environ un millier d’espèces bactériennes différentes ont pu être distinguées au sein de l’ensemble des métagénomes humains analysés».

Comme seulement 15% de ces bactéries ont eu leur génome séquencé, le travail de décryptage qui reste à accomplir est énorme. Dans ce contexte, la nouvelle approche améliore considérablement la force et la précision des analyses statistiques du métagénome intestinal.

Elle est basée sur les principes suivants:

1- «Pour chacune des centaines d’espèces bactériennes qu’un individu abrite dans son tube digestif l’abondance de tous ses gènes est constante, puisque chaque cellule d’une même espèce possède les même gènes».

2- «Entre individus, l’abondance relative de différentes espèces varie fortement, entre 10 et 1000 fois, et, bien entendu, l’abondance des gènes que chacune abrite varie d’autant».

3- «En comparant cette abondance de gènes bactériens entre différents individus, il est possible d’affirmer que les gènes dont l’abondance varie similairement appartiennent à une même espèce bactérienne».

Par application de ces règles à 396 échantillons de selles d’individus danois et espagnols, les 3,9 millions de gènes du catalogue ont été répartis «dans 7381 groupes de co-abondance de gènes».

Parmi eux, environ 10% (741) «correspondaient à des espèces bactériennes, appelées espèces métagénomiques (MGS), dont 85% «constituaient des espèces bactériennes inconnues (soit ~630 espèces)».

Les 90%, qui restent, étaient «des groupes de virus bactériens (848 bactériophages ont été découverts), de plasmides (fragments d’ADN bactériens circulaires) ou encore des gènes qui protègent les bactéries d’attaques virales (connus sous le nom de séquences CRISPR)».

Ainsi, grâce à cette approche, le génome complet de 238 MGS a pu être reconstitué «sans culture préalable de ces bactéries» ce qui est un avantage appréciable, car «vivant sans oxygène, dans un environnement difficile à caractériser et à reproduire, la plupart des bactéries intestinales ne peuvent pas être cultivées en laboratoire».

Comme «jusqu’à présent, l’analyse du métagénome se basait sur la comparaison entre des gènes détectés dans un échantillon et des gènes répertoriés dans les catalogues de gènes de bactéries connues et cultivables en laboratoire (soit 15 % des bactéries intestinales)», «l’assignation des gènes des bactéries non cultivables» était impossible.

En outre, plus de 800 relations de dépendance au sein des 7381 groupes de co-abondance de gènes ont été mis en lumière, «comme c’est le cas par exemple pour les bactériophages nécessitant la présence de bactéries pour survivre».

Pour finir, il faut souligner que c’est «la première fois qu’une analyse permet de révéler les relations entre les différentes entités biologiques du microbiote intestinal, ce qui facilitera leur détection, leur isolement et leur culture, mais aussi la compréhension du fonctionnement global de la population microbienne intestinale».