Certains de nos principaux microbes intestinaux proviennent probablement de vaches – et nous les perdons

Titre : Il est probable que certains de nos principaux microbes intestinaux proviennent des vaches - et nous les perdons

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Même les végétariens les plus stricts ont besoin d'un peu d'aide pour digérer les plantes. Bien que des enzymes dans la bouche, l'estomac et les intestins humains puissent décomposer les glucides simples trouvés dans le sucre et les pommes de terre, elles ne peuvent pas à elles seules dissoudre la cellulose, la clé des parois cellulaires des plantes. Au lieu de cela, les gens dépendent de bactéries à chaîne courte de la cellulose dans leurs intestins pour faire le sale boulot. Notre espèce peut avoir acquis ces microbes bénéfiques à partir de vaches ou d'autres ruminants il y a des milliers d'années pendant les premiers stades de la domestication des animaux, selon une équipe de recherche qui rapporte aujourd'hui dans Science. Une fois installés dans l'intestin humain, ces intrus ont évolué en espèces spécifiques à l'homme. Maintenant, cependant, ils deviennent plus rares dans certaines populations, en particulier chez les personnes vivant dans des pays industrialisés, conclut le groupe.

Le coupable possible est la tendance croissante des humains à s'adonner à la malbouffe et aux collations emballées. Manger des aliments hautement transformés «semble altérer ces communautés bactériennes, et ces changements peuvent avoir des effets néfastes sur notre santé à long terme», déclare Samuel Forster, microbiologiste à l'Institut Hudson de recherche médicale, qui n'a pas participé au travail.

Il y a plusieurs années, les écologistes microbiens Itzik Mizrahi et Sarah Morais de l'Université Ben-Gurion du Néguev ont été stupéfaits lorsque Morais a découvert un gène appelé cttA, qui est typiquement trouvé chez les bactéries des intestins de vaches, parmi les microbes qui occupent le intestin humain aussi bien. Les gens s'appuient souvent sur les bactéries intestinales pour décomposer la fibre alimentaire en sous-produits, tels que les acides gras à chaîne courte, qui maintiennent les systèmes immunitaire et cardiovasculaire humains en marche, ainsi que contribuent à alimenter notre métabolisme. Les microbiologistes qui se penchent sur le microbiome intestinal, le mélange de bactéries et d'autres bactéries de ce tissu, avaient précédemment découvert une espèce bactérienne qui traite la cellulose, mais il lui manquait le gène cttA.

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S'interrogeant sur la possibilité que d'autres gènes bactériens de vaches se trouvent dans les microbes intestinaux humains, Morais, Mizrahi et coll. sont allés à la recherche d'autres microbes qui contiennent cttA et d'autres gènes qui codent pour un complexe moléculaire connu sous le nom de cellulosome, qui peut dégrader la cellulose et sont essentiels à la digestion des vaches et d'autres ruminants. Les chercheurs ont analysé 5987 échantillons d'ADN de microbes de l'intestin de vaches et 92 143 échantillons d'ADN de microbes de l'intestin humain, identifiant finalement 62 génomes microbiens complets à analyser.

Lorsque le groupe a comparé les gènes cellulosomes parmi ces génomes, les scientifiques ont trouvé trois espèces microbiennes intestinales humaines avec des cellulosomes si similaires à ceux des bactéries de vaches que nous avons probablement acquis des ancêtres de ces microbes à partir de ces animaux, le groupe rapporte. Mizrahi pense que les premiers agriculteurs peuvent avoir initialement acquis ces bactéries il y a environ 10 000 ans alors qu'ils manipulaient le fumier de vaches au début de la domestication.

Que les animaux transmettent des microbes nocifs aux humains est bien connu, mais cette étude «implique que les microbes neutres - et peut-être même bénéfiques - peuvent également être transmis aux humains», déclare Andrew Moeller, un biologiste évolutionniste de l'Université de Princeton qui n'a pas participé au travail.

Une fois à l'intérieur des humains, les ruminants microbes se sont adaptés à leurs nouveaux environnements et se sont diversifiés. Certaines ont acquis des gènes d'autres bactéries qui leur ont permis de digérer d'autres amidons complexes, tels que ceux trouvés dans le maïs et le blé, rapporte l'équipe de Mizrahi.

Pour comprendre cette histoire plus en détail, les chercheurs ont cherché des bactéries dégradant la cellulose dans 1000 à 2000 ans matériel fécal humain du Mexique et du Sud-Ouest des États-Unis, ainsi que dans les fèces des chasseurs-cueilleurs modernes et des résidents vivant dans des environnements ruraux. Ils ont comparé toutes ces données avec des données sur les microbes humains des pays industrialisés. «Je ne pense pas que quiconque ait fait cela auparavant», déclare Diana Taft, une scientifique du microbiome à l'Université de Floride. «C'est un travail impressionnant.»

Cette étude a révélé que les souches spécifiques de bactéries dégradant la cellulose ont diminué au fil des siècles et ont même disparu dans de nombreuses personnes dans les sociétés industrialisées, très probablement parce que les régimes alimentaires dans ces sociétés ont tendance à contenir moins de cellulose, ce dont ces microbes ont besoin pour prospérer. Plus de 40% des échantillons d'anciens humains avaient ces bactéries, tout comme un sur cinq chasseurs-cueilleurs modernes et résidents ruraux. Mais moins d'un sur 20 des personnes du Danemark, de la Suède, des États-Unis et de la Chine en ont, rapporte l'équipe. Ceux qui en ont tendent à avoir une seule espèce, et relativement peu d'entre eux. Sans ces bactéries, cependant, la digestion de la cellulose serait très difficile, voire impossible, disent les chercheurs.

«Le bottom line est que [grâce à] l'industrialisation, il semble que nous ayons perdu une énorme diversité de microbes dans notre intestin», déclare Tom Van de Wiele, écologiste microbien de l'Université de Gand. «En nous privant de fibres alimentaires, nous perdons les microbes qui nous aident à obtenir une meilleure santé intestinale.»

Cependant, Bernard Paul Henrissat, un biochimiste de l'Université technique du Danemark, dit que plus de travail est nécessaire pour être sûr que la cellulose est réellement décomposée dans les intestins humains, et si oui, par quelles espèces de bactéries. Eric Martens, un microbiologiste de l'École de médecine de l'Université du Michigan, met également en doute si ces bactéries fonctionnent de la même manière qu'elles le font dans les vaches. Les ruminants ont besoin d'un temps très long pour décomposer la cellulose crue, note-t-il. Il est possible que dans les humains, dit-il, ces bactéries ne traitent que des formes plus digestibles de cellulose.

Malgré les pertes bactériennes documentées dans l'étude, Taft dit que l'étude offre également une note d'optimisme dans le fait que ces microbes intestinaux sont toujours présents dans d'autres animaux, prêts à être acquis à nouveau. Mizrahi est d'accord: «C'est fascinant de considérer les vaches comme des réservoirs de ces fonctions importantes.»

doi: 10.1126/science.zcp0kew

URL: <https://www.science.org/content/article/some-our-key-gut-microbes-likely-came-cows-and-we-re-losing-them>

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