Les scientifiques ont identifié les gènes du probiotique Bifidobacteria longum responsables de l’amélioration de la motilité intestinale. Une équipe de recherche publiée le 21 novembre dans la revue Cell Host & Microbe a découvert que les souches de B. longum possédant le groupe de gènes abfA peuvent améliorer la constipation grâce à une utilisation accrue d’une fibre non digestible appelée arabinane dans l’intestin.
« Nous avons établi le lien de causalité entre une variante génétique – le cluster abfA – et la différence fonctionnelle clé du probiotique B. longum dans plusieurs organismes modèles, y compris les souris et les humains, et avons fourni des informations mécanistes et écologiques sur la façon dont un seul groupe de gènes peut affectent la motilité intestinale des hôtes by using le métabolisme de l’arabinan », explique Qixiao Zhai de l’Université de Jiangnan, l’un des co-auteurs principaux de l’article. La constipation est un issues intestinal répandu à l’échelle mondiale avec une prévalence mondiale de 10 à 15 %. Une altération de la motilité gastro-intestinale a été impliquée dans la dysbiose microbienne intestinale, caractérisée par une diminution significative de l’abondance de micro-organismes bénéfiques, dont certains sont classiquement connus sous le nom de probiotiques. Les probiotiques administrés par voie orale ont donc été largement utilisés pour soulager les symptômes.
Pourtant, l’effet thérapeutique des probiotiques contre la constipation varie souvent considérablement selon les souches d’une même espèce. En raison de mécanismes insaisissables, le choix rationnel des probiotiques reste un défi pour les professionnels de santé et les patients. De plus, la plupart des preuves des effets bénéfiques des probiotiques sur la motilité intestinale proviennent principalement d’études utilisant un modèle murin.
« Les souches de probiotiques se sont souvent révélées efficaces dans des modèles animaux, mais ont échoué dans les essais cliniques sur l’homme ou ont été mal validées chez l’homme », explique Jiachao Zhang de l’Université de Hainan, deuxième co-auteur principal de l’étude. « Des études de validation de principe basées sur une cohorte humaine combinées à des preuves difficulties d’études animales sont nécessaires de toute urgence pour la recherche translationnelle. »
Zhai, Zhang et Shi Huang de l’Université de Hong Kong, troisième co-auteur principal de l’article, ont entrepris d’identifier et de valider systématiquement les facteurs génétiques clés des probiotiques exogènes ou du microbiote intestinal résident affectant la motilité gastro-intestinale. Ils ont isolé 185 souches de B. longum provenant de 354 sujets chinois âgés de à 108 ans.
À partir d’une bibliothèque complète de souches sauvages de B. longum, ils ont découvert que le soulagement efficace de la constipation chez la souris est régulé par le groupe abfA. Ce facteur génétique clé améliore préférentiellement l’utilisation de l’arabinane – un constituant commun des polysaccharides végétaux, une fibre indigeste pour les humains et une resource de nutriments difficilement obtainable pour les microbes intestinaux normaux.
Les chercheurs ont en outre validé les rôles fonctionnels du cluster abfA à l’aide d’expériences d’inactivation de gènes. Chez les souris souffrant de constipation, B. longum, mais pas un mutant abfA, a amélioré le temps de transit gastro-intestinal – un effet qui dépendait de l’arabinan alimentaire.
Pour établir ses rôles fonctionnels dans l’amélioration de la constipation chez l’homme, les chercheurs ont utilisé un essai clinique et une expérience de transplantation de microbiote fécal d’humain à souris en combinaison avec la métagénomique et la métabolomique. Dans l’essai clinique en double aveugle, randomisé et contrôlé par placebo, la supplémentation en B. longum porteur du cluster abfA, mais pas d’une souche déficiente en abfA, a enrichi les résidents utilisant l’arabinan, augmenté les métabolites bénéfiques et amélioré les symptômes de constipation.
Dans les cohortes humaines, l’abondance du cluster abfA dans les microbiomes fécaux prédisait la constipation, et la transplantation du microbiote humain enrichi en cluster abfA à des souris souffrant de constipation améliorait la motilité intestinale. Notamment, outre B. longum, le gène/groupe abfA est répandu chez les résidents intestinaux, régulant les symptômes chez les souris et les humains.
Les auteurs affirment que le cluster abfA est une cible thérapeutique du microbiome intestinal pour la constipation chez l’homme. In addition largement, les résultats suggèrent que les facteurs génétiques régissant la capacité métabolique special des probiotiques devraient être principalement pris en compte pour dépister les probiotiques ou déduire leur efficacité thérapeutique pour les maladies gastro-intestinales.
« Collectivement, cette étude a identifié et caractérisé systématiquement un facteur génétique clé responsable de l’utilisation de l’arabinane qui répondait à un défi critique dans le domaine des probiotiques, à savoir une spécificité de souche répandue mais inconnue dans l’efficacité du traitement probiotique », a déclaré Huang. « Notre étude de validation de principe a également établi des principes généralisables pour le développement rationnel de probiotiques fonctionnels colonisables avec une efficacité thérapeutique persistante dans plusieurs organismes modèles. De moreover, le cluster abfA est si répandu dans le microbiote intestinal qu’il peut être développé comme un uncomplicated mais un biomarqueur puissant pour les maladies gastro-intestinales.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine.
