Sciences de la vie et de la Terre

Des sushis et des hommes

17 / 05 / 2010 | Liliane Grandmougin

Imaginez qu’on vous serve une nourriture exotique qui, de par sa nature étrange, ne peut être consommée avec les ustensiles habituels. Maintenant, imaginez qu’une personne originaire du pays dont vient l’aliment vous tende un instrument parfaitement adapté à sa consommation (pensez à la fourchette à escargot, à une boîte de conserve et un ouvre-boîte, une noix de coco et une machette ...etc. si ça peut vous aider). C’est un équivalent qu’ont découvert des chercheurs : certaines bactéries intestinales ont acquis des gènes provenant de bactéries marines, ce qui leur permet de dégrader des algues normalement indigestes.

Nos intestins sont peuplés d’une communauté dense et complexe de micro-organismes bien utiles, nommée la flore intestinale. Cet ensemble est constitué de trillions de bactéries, dont certaines sont des résidents de longue date ; les microbes que nous ingérons avec nos aliments sont aussi des membres temporaires de cet écosystème. Tous rivalisent pour accéder à des ressources limitées qui dérivent pour la plupart de notre régime. Par exemple, les enzymes humaines ne peuvent pas dégrader tous les polysaccharides des plantes ; par conséquent ceux-ci passent dans la portion distale de notre tube digestif, où les enzymes de notre flore microbienne se chargent de terminer le travail.

Des centaines d’espèces microbiennes attendent patiemment de recevoir cette manne riche en carbone, suggérant qu’une âpre compétition s’exerce à ce niveau. En effet, les gènes dédiés à la dégradation des glucides comme ceux codant pour les enzymes glycoside hydrolases sont les plus abondants dans les données métagénomiques (séquençage collectif de gènes), représentant le « microbiome » ou encore ensemble des gènes de nos microbes.

Un des moyens que peut avoir une bactérie pour évoluer est d’acquérir du matériel génétique d’un autre organisme par un transfert latéral de gène. Si les nouveaux gènes confèrent un avantage adaptatif, la population de cette bactérie va croître rapidement. Par exemple, le transfert de gènes qui permet à des bactéries de résister aux antibiotiques signifie qu’elles peuvent se multiplier en présence de ces produits dans le milieu. L’intérêt croissant de l’étude de ce phénomène vise à comprendre comment s’est petit-à-petit constituée la communauté de nos microbes et quels facteurs environnementaux l’ont façonnée.

En étudiant un membre marin du groupe des Bacteroidetes, Zobellia galactanivorans, Hehemann et ses collaborateurs ont identifié et caractérisé une nouvelle classe d’enzyme glycosidase. Cette enzyme est capable de couper un polysaccharide nommé porphyrane, qui est abondant dans les algues rouges du genre Porphyra. En recherchant dans les bases de données, les scientifiques ont découvert que les gènes contenant les séquences spécifiques du site actif de cette enzyme existent non seulement chez d’autres espèces de bactéries marines, mais aussi dans les métagénomes dérivés des intestins humains, en particulier un résident nommé Bactéroides plebeius. Aucun autre membre du genre Bacteroides intestinal ne contient des séquences similaires, ce qui suppose que B. Plebeius a acquis ce gène (et d’autres comparables) par des transferts latéraux de gènes en provenance de bactéries marines. Mais la question qui s’est posée a été : pour quoi faire ? En effet, quel besoin de dégrader une algue une bactérie intestinale peut-elle bien avoir ?

L’équipe a alors noté que les six chaînes séquencées à partir de B. Plebeius étaient toutes issues d’intestins d’individus japonais ; les microbiomes d’individus originaires des USA ne les contenaient pas. Les chercheurs en ont conclu que les algues « nori » utilisées pour envelopper les sushis, dont fait partie l’algue Porphyra, ont été la source des micro-organismes à l’origine du transfert latéral de gènes utiles à la digestion de polysaccharides inhabituels dans les régimes occidentaux. Bien que le moment précis où s’est produit ce phénomène dans l’histoire de l’humanité ne soit pas connu, il semble clair que la consommation régulière d’algues ait été le facteur sélectif à l’origine d’un polymorphisme dans le microbiome japonais.

Chercher dans l’immense banque de données ce qui relie l’environnement, le régime alimentaire et la composition de notre flore intestinale est un immense défi : cette étude en constitue un exemple important. Elle peut s’étendre à d’autres domaines, comme par exemple relier la santé humaine aux micro-organismes intestinaux, ce qui permettrait de développer une médecine personnalisée, adaptée au génome de nos symbiotes.

Au cours de l’histoire de l’Homme, la rapide évolution des micro-organismes lors de la colonisation de nouveaux environnements -et donc de nouvelles sources alimentaires- a dû jouer un rôle crucial dans l’adaptation de nos ancêtres. En effet, l’efficacité de dégradation des polysaccharides détermine la quantité d’énergie apportée par les aliments à notre organisme, donc notre survie. Nos bactéries et nous avons co-évolué !
D’autres pratiques comme l’agriculture et l’introduction de la cuisson des repas ont dû être des facteurs sélectifs. L’exploration des microbiomes dans les diverses populations humaines, incluant les chasseurs cueilleurs traditionnels, l’étude des coprolithes (excréments fossiles) des hominines disparus, ainsi que des recherches semblables chez les autres grands singes devraient permettre de mieux comprendre comment s’est formée notre flore intestinale et comment celle-ci nous a aidés à évoluer.

Cela pose également la question de l’effet que peut avoir actuellement la consommation d’aliments hyper-hygiéniques, produits en masse, très caloriques, sur notre communauté microbienne, privés de la grande diversité de gènes que fournit un environnement naturel. Dans le même temps, la consommation de produits de provenance internationale, susceptibles de contenir des bactéries inhabituelles, peut aussi influencer les transferts latéraux de gènes.

Aussi, la prochaine fois que vous mordez dans un aliment exotique, pensez à toutes les nouvelles bactéries que vous êtes en train d’ingérer et à tous les nouveaux outils que vous allez apporter à vos dix trillions d’amis les plus proches !

L.G. D’après Nature vol.464 - 8 avril 2010.

 

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