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le Microbiome – un nouvel organe humain?

Imaginez l’excitation si les médecins soudainement découvert un nouvel organe dans le corps humain! C’est exactement ce qui s’est passé ces dernières années. Nous savons maintenant qu’en plus des poumons, des reins, du cerveau, du foie et du cœur, nous avons un autre organe à considérer: le microbiome., Ce nouvel organe est complètement différent, car il est fait de microbes plutôt que de cellules humaines. Les Microbes sont de minuscules organismes qui comprennent des bactéries. Une chose étonnante à propos de ce nouvel organe est que nous sommes nés sans lui. Au fur et à mesure que nous naissons, nous obtenons des bactéries de nos mères, puis nous continuons à ajouter de plus en plus de bactéries de l’environnement, jusqu’à ce que nous ayons environ 1 000 types de bactéries différents sur et à l’intérieur de notre corps. Les bactéries sont minuscules, mais elles peuvent se multiplier très rapidement et, en quelques heures seulement, une bactérie peut devenir des milliers, voire des millions de nouvelles bactéries., Tout le monde a un microbiome unique, différent de tout le monde. Nous avons nos microbiomes pour toute notre vie. Le microbiome est principalement situé dans l’intestin, mais il y a aussi un microbiome cutané et un microbiome pulmonaire.

Mais attendez—bactéries vivent avec nous toute notre vie? La plupart d’entre nous pensent que les bactéries ne sont présentes que sur les choses sales, mais elles sont partout, y compris à l’intérieur de nous. Les bactéries ne nous rendent pas seulement malades-elles peuvent faire beaucoup de travaux utiles, comme convertir le lait en yogourt et en fromage, ou aider les plantes à pousser., Nous avons besoin des bactéries présentes dans nos microbiomes pour nous aider à digérer nos aliments et à « former” notre système immunitaire, entre autres rôles importants. Des centaines de laboratoires à travers le monde travaillent à comprendre les autres rôles que joue le microbiome dans la santé humaine. La recherche a révélé que les personnes atteintes de certaines maladies et conditions telles que les maladies inflammatoires de l’intestin ou certains cancers ont des microbiomes différents de ceux des personnes en bonne santé, mais il a été difficile de montrer si les changements dans le microbiome sont responsables de ces maladies., En plus de lier le microbiome aux problèmes intestinaux et cutanés, des travaux récents ont même fourni des preuves convaincantes que les bactéries dans l’intestin peuvent influencer notre cerveau! Par exemple, lorsque les chercheurs ont transféré le microbiome intestinal d’humains souffrant de dépression à des rats, les animaux ont commencé à montrer des comportements qui sont également caractéristiques de la dépression. Les microbiomes d’humains non déprimés n’ont pas eu cet effet.,

bactériophages—virus qui infectent les bactéries

nos microbiomes contiennent des milliards de bactéries vivant dans et sur notre corps, mais la diversité de la vie qui vit en nous ne s’arrête pas là. Jonathan Swift était un poète irlandais qui a écrit les lignes:

donc, les naturalistes observent, une puce

A de plus petites puces qui sur lui la proie;

Et ceux-ci ont encore plus petit pour les mordre,

et ainsi de suite ad infinitum.

Swift n’avait jamais entendu parler du microbiome, mais il l’a décrit parfaitement., Nous avons des bactéries qui vivent sur nous, et les bactéries ont des virus bactériens qui vivent sur eux (Figure 1). Ces virus sont appelés bactériophages (ou phages). Les virus diffèrent des bactéries en ce qu’ils ne sont pas constitués de cellules, mais plutôt d’un morceau d’ADN (ou D’ARN) emballé dans une couche de protéines. Les virus sont si petits que nous ne pouvons pas les voir avec des microscopes normaux. Pour vous donner une idée de leur taille, si un phage avait la taille de la période à la fin de cette phrase, alors les humains feraient presque 4 miles (6 km) de haut! Les Phages sont les organismes les plus simples et les plus abondants sur terre.,

les Phages sont vraiment très beaux (Figure 2) et la façon dont ils se reproduisent est assez intéressante. Un phage se fixe à une bactérie et injecte son ADN dans la cellule bactérienne., La bactérie se transforme alors en usine de phages, produisant jusqu’à 100 nouveaux phages avant qu’elle n’éclate, libérant les phages pour attaquer plus de bactéries. Cela signifie que les phages peuvent croître beaucoup plus rapidement que les bactéries. Dans certains pays, en particulier en Europe de l’est, les phages sont effectivement utilisés pour traiter les infections bactériennes. Chaque phage ne peut tuer qu’un seul type de bactérie, donc si un médecin sait quel type de bactérie infecte un patient, il pourrait être possible de donner au patient un phage qui peut infecter et tuer ce type de bactérie. Les Phages ne peuvent pas infecter les cellules humaines et ne représentent donc aucune menace pour nous.,

Phages en nous

Nous savons depuis des années que beaucoup de phages sont présents dans l’intestin, mais nous ne savions vraiment pas grand-chose à leur sujet. Nous avons donc commencé à les étudier., D’abord, nous avons séparé les phages de tout le reste dans l’intestin, puis nous les avons séquencés. Le séquençage nous a permis de « lire” l’ADN du phage et de prédire combien et quels types de phages sont présents. Nous avons été surpris d’apprendre qu’il existe des dizaines de milliers de phages différents dans l’intestin humain. La plupart d’entre eux étaient complètement inconnus. Certains de l’intestin phages sont très simples et n’ont que trois gènes, tandis que d’autres sont énormes et ont plus de 500 gènes.

S’il y a beaucoup de phages présents dans l’intestin et qu’ils se répliquent très rapidement, pourquoi n’éliminent-ils pas simplement toutes les bactéries intestinales?, Eh bien, comme c’est souvent le cas en science, la réponse est assez compliquée. Parfois, le phage ne peut tout simplement pas trouver sa cible bactérienne correcte dans l’environnement très encombré de l’intestin. En outre, les bactéries peuvent se défendre contre les phages de diverses manières, notamment en empêchant le phage de se fixer, en coupant l’ADN du phage lorsqu’il pénètre dans la cellule et même en prenant la mesure radicale de se « suicider” pour empêcher le phage de se multiplier et d’attaquer les proches parents de la bactérie., En conséquence, il existe un équilibre complexe entre les phages et les bactéries dans l’intestin, et une relation stable est formée. Les bactéries évoluent constamment pour lutter contre les phages et les phages évoluent également rapidement pour vaincre les défenses bactériennes.

Pourquoi est-il Important D’étudier les bactériophages?

Pourquoi sommes-nous intéressés à étudier les phages dans l’intestin? Pourquoi quelqu’un finance-t-il des laboratoires comme le nôtre et d’autres qui essaient de comprendre ces créatures simples mais complexes? Une excellente raison est que nous pouvons apprendre beaucoup de principes biologiques fondamentaux en étudiant les phages., Un bon nombre de prix Nobel ont été décernés à des chercheurs en phages pour cette raison même. Aussi récemment que 2018, le prix Nobel de chimie a été décerné à George Smith et Gregory Winter qui ont utilisé le fait que les phages se développent et mutent rapidement pour développer de nouveaux anticorps qui ont été utilisés pour guérir de nombreuses maladies, y compris certaines formes de cancer.

Une autre raison pour laquelle nous étudions les phages dans l’intestin est que nous espérons qu’ils pourraient nous fournir un moyen très précis de manipuler ou de concevoir le microbiome., Notre hypothèse est que les phages sont l’une des parties les plus importantes du microbiome, et nous concevons et réalisons des expériences pour tester cette idée. Une chose que nous faisons est de transférer le phage d’un microbiome sain dans un microbiome qui a été endommagé par les antibiotiques, pour voir si nous pouvons restaurer un microbiome sain.

Même si notre hypothèse s’avère fausse, nous allons presque certainement encore apprendre beaucoup de choses sur le chemin., Mais si nous avons raison, alors un jour les médecins pourraient être en mesure d’utiliser des phages pour remodeler le microbiome d’un état malsain à un état sain, ce qui pourrait éventuellement aider à guérir plusieurs maladies ou troubles. Peut-être qu’en ajoutant un nombre très élevé de phages contre quelques bactéries cibles spécifiques, nous pourrions changer le microbiome de manière positive. Peut-être qu’il y aura un moment dans le futur où nous pourrons « réparer” un microbiome endommagé en utilisant des phages, de la même manière que les chirurgiens peuvent actuellement opérer précisément sur un cœur ou un foie endommagé., Mais cela ne sera possible qu’une fois que nous aurons une bien meilleure compréhension du nombre et de la nature de nos phages, et tant d’expériences doivent être faites pour arriver à ce point.

un célèbre scientifique nommé Sir Peter Medawar a déjà décrit les virus comme « une mauvaise nouvelle enveloppée dans une protéine”, mais, à l’avenir, nous espérons montrer que les phages sont « une opportunité enveloppée dans une protéine.”

Glossaire

Microbiome: La collection de tous les microbes dans un environnement particulier, comme dans le corps humain.,

Microbe: organismes Microscopiques tels que les bactéries, les champignons et les bactériophages.

bactéries: un type de microbe. Une bactérie est une cellule unique qui peut se diviser pour former deux cellules.

Virus: un type de microbe qui peut infecter les cellules. Les virus humains infectent les cellules humaines, les virus végétaux infectent les cellules végétales, etc.

bactériophage: un virus qui infecte les bactéries, également appelé phage.

ADN: la molécule qui porte toutes les informations sous forme de gènes nécessaires à la production de protéines. Tous les organismes obtiennent leur ADN de leurs parents.,

conflit d’intérêts

l’auteur déclare que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.