Le microbiome défie notre concept de soi, les méthodes d’investigation doivent changer et s’adapter – by Phylogene

26 avril 2018

Une publication récente et originale contribue à reconsidérer la notion d’individu. En effet, l’intrication du microbiome dans nos organes amène à considérer l’homme comme un écosystème (1).

Nous ne pouvons faire autrement que de vivre avec nos microbiotes qui interagissent au niveau du cerveau, du système immunitaire, du système circulatoire, de la peau et contribuent à plus de fonctions que notre propre génome.
Depuis la découverte de l’importance du microbiote, on parle d’un nouvel organe. Or un organe étant défini comme un « ensemble d’éléments cellulaires physiologiquement différenciés et combinés, remplissant une fonction déterminée », qu’en est-il par exemple pour les fonctions de la peau. Les fonctions barrière, maintien de la température, protection contre les infections, immunologiques, sensorielles, synthèse de vitamine D peuvent-elles être maintenant envisagées et expliquées séparément du microbiote ? Sans répondre à cette question dont les réponses sont bien entrevues à ce jour, comme pour l’immunologie et la protection contre l’infection avec notamment les revendications des probiotiques, après 15 millions d’années de co-évolution, il est difficile de comprendre la peau et son microbiote comme deux organes différents.

Dès lors, il est difficile d’aborder séparément la peau et son microbiote pour comprendre le fonctionnement de l’organe.
Les études récentes (2) du microbiote seul, basées sur la taxonomie, montrent par ailleurs que les grandes différences de composition du microbiote observées même parmi les organismes hôtes hautement apparentés (par exemple les souris et les humains) sont contrebalancées par la conservation substantielle des fonctions de noyau métagénomique (cf figure 2 de l’article de Cho and all.). Ceci reflète la conservation des propriétés bactériennes centrales impliquées dans la synthèse des acides nucléiques et des protéines, ainsi que dans les besoins métaboliques et structuraux. Il semble que, dans les limites relativement conservées pour le microbiome permis par le génome humain, il existe un large éventail d’organismes possibles et de gènes possibles. Les besoins parallèles des bactéries individuelles conduisent à la fois à la compétition pour les substrats clés et à la redondance fonctionnelle dans le microbiote.

Mais alors, qu’en est-il concomitamment au niveau de l’humain. Les études de ce type montrent alors leurs limites, car elles abordent le microbiote seul.
La protéomique par LC-MS/MS présente l’avantage de pouvoir investiguer peau et microbiote simultanément, au niveau des fonctions réellement exprimées, car l’ensemble des protéines d’un échantillon sont prises en compte sans ciblage préalable. Des études de ce type sont alors possibles (3), qui permettent une meilleure compréhension des effets en cours. Les interactions complexes (4) entre le microbiome et son hôte peuvent être entrevues en attendant l’intégration en cours avec d’autres technologies –omiques.

Mais entre la génomique et la transcriptomique, très éloignées du phénotype, et la métabolomique qui n’en n’est qu’à ses débuts, avec des capacités à prendre en compte les modifications post-traductionnelles (phosphorylation, oxydation, acétylation, etc…, la protéomique et la métaprotéomique offrent un compromis pragmatique à la compréhension de l’organe peau ou des effets des cosmétiques sur celle-ci.

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(1) Rees T and all. 2018. How the microbiome challenges our concept of self PLoS Biol. 2018 Feb; 16(2): e2005358.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5823462/
(2) Cho I and all. 2012. The Human Microbiome: at the interface of health and disease. Nat Rev Genet. 2012 Mar 13; 13(4): 260-270. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3418802/
(3) Zwittink R. and all. 2018 Association between duration of intravenous antibiotic administration and early-life microbiota development in late-preterm infants. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2018; 37(3): 475–483.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5816780/
(4) Starr AE. And all. 2018 Proteomic and Metaproteomic Approaches to Understand Host-Microbe Interactions. Anal Chem. 2018 Jan 2;90(1):86-109
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29061041