Preuve du transfert horizontal de gènes entre le microbiome maternel humain et le microbiome intestinal du nourrisson

“Il s’agit de la première étude à décrire le transfert d’éléments génétiques mobiles entre les microbiomes maternels et infantiles”, déclare l’auteur principal de l’étude, Ramnik Xavier, du Broad Institute du MIT et de Harvard. « Notre étude a également, pour la première fois, intégré le microbiome intestinal et les profils métabolomiques des mères et des nourrissons et a découvert des liens entre les métabolites intestinaux, les bactéries et les substrats du lait maternel. Cette enquête représente une perspective unique sur le co-développement des microbiomes et métabolomes intestinaux des nourrissons. sous l’influence de facteurs maternels et alimentaires connus.”

Les bactéries intestinales favorisent la maturation du système immunitaire en partie par la production de métabolites microbiens. Le développement du microbiome intestinal du nourrisson suit des schémas prévisibles, en commençant par la transmission de microbes par la mère à la naissance. En plus de la maturation du système immunitaire, les métabolites microbiens influencent également le développement cognitif précoce. La période périnatale représente une fenêtre critique pour le développement du système cognitif et immunitaire, favorisée par le microbiote intestinal maternel et infantile et leurs métabolites. Néanmoins, le co-développement des microbiomes et des métabolomes pendant la période périnatale et les déterminants de ce processus ne sont pas bien compris.

Pour combler ce manque de connaissances, Xavier et ses collègues ont suivi le co-développement des microbiomes et des métabolomes de la fin de la grossesse à l’âge d’un an à l’aide de données multi-omiques longitudinales d’une cohorte de 70 dyades mère-enfant. Ils ont découvert un transfert interspécifique à grande échelle de la mère au nourrisson d’éléments génétiques mobiles, impliquant fréquemment des gènes associés à des adaptations liées à l’alimentation. Les métabolomes intestinaux du nourrisson étaient moins diversifiés que les métabolomes maternels, mais comportaient des centaines de métabolites uniques et d’associations microbes-métabolites non détectées chez les mères. Les métabolomes et les signatures des cytokines sériques des nourrissons ayant reçu une formule régulière, mais pas fortement hydrolysée, étaient distincts de ceux des nourrissons exclusivement allaités.

“L’intestin du nourrisson abritait des milliers de métabolites uniques, dont beaucoup ont probablement été modifiés à partir de substrats du lait maternel par des bactéries intestinales”, déclare Tommi Vatanen, co-premier auteur de l’étude avec Karolina Jabbar, tous deux du Broad Institute du MIT et de Harvard. “Beaucoup de ces métabolites ont probablement un impact sur le système immunitaire et le développement cognitif.”

La grossesse était associée à une augmentation des composés stéroïdiens, y compris des dérivés d’hormones gonadiques et des intermédiaires de la biosynthèse des acides biliaires, dont plusieurs étaient indépendamment liés à une altération de la tolérance au glucose. Bien que les métabolomes intestinaux du nourrisson soient moins diversifiés que les métabolomes maternels, les chercheurs ont détecté plus de 2 500 caractéristiques métabolomiques uniques au nourrisson. De plus, ils ont identifié de nombreuses associations spécifiques aux nourrissons d’espèces bactériennes et de métabolites fécaux, y compris des neurotransmetteurs et des modulateurs immunitaires.

“Nous avons été surpris de constater que les bactéries intestinales maternelles qui étaient rarement observées chez les nourrissons contribuaient à la structure du microbiome intestinal du nourrisson”, déclare Xavier. “Nous avons également trouvé des preuves que les prophages – bactériophages dormants ou virus qui résident sur les génomes bactériens – contribuent à l’échange d’éléments génétiques mobiles entre les microbiomes maternels et infantiles.”

Les auteurs disent que le microbiome maternel peut façonner le microbiome intestinal du nourrisson par transfert horizontal de gènes, en dehors de la transmission verticale classique des souches et des espèces. De plus, l’identification de profils métabolomiques distinctifs et d’interactions microbes-métabolites dans l’intestin du nourrisson constitue une plate-forme pour une étude plus approfondie des contributions microbiennes au développement du nourrisson.

L’une des limites de l’étude était que les chercheurs n’avaient pas pris en compte les changements de régime alimentaire et de mode de vie entre la grossesse et la période post-partum, qui pourraient avoir affecté les altérations du microbiome et du métabolome. Dans de futures études, ils prévoient d’explorer davantage les liens entre les bactéries et les métabolites et d’étudier la production métabolique bactérienne spécifique à la souche en utilisant des bactéries isolées in vitro.

« Pris ensemble, notre analyse intégrative élargit le concept de transmission verticale du microbiome intestinal et fournit de nouvelles informations sur le développement des microbiomes et métabolomes maternels et infantiles en fin de grossesse et au début de la vie », déclare Xavier.

Ce travail a été financé par les National Institutes of Health, la Juvenile Diabetes Research Foundation, le Center for Microbiome Informatics and Therapeutics et les Wallenberg Foundations. Xavier est co-fondateur de Jnana Therapeutics et Celsius Therapeutics, administrateur du conseil d’administration de MoonLake Immunotherapeutics et consultant de Nestlé ; ces organisations n’ont joué aucun rôle dans l’étude. Tous les autres auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Presse cellulaire. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.