Les bactéries et micro-organismes qui vivent dans le corps humain – ; le microbiote – ; peut avoir des effets sur la santé humaine, le risque de maladie et même la manière dont l’organisme absorbe les médicaments, mais les détails de ces processus ne sont pas clairs. Pour comprendre l’impact des communautés microbiennes complexes sur la santé humaine, l’Institut national des sciences médicales générales des National Institutes of Health a attribué une bourse de recherche de maximisation de 1,9 million de dollars sur cinq ans à Jordan Bisanz, professeur adjoint de biochimie et de biologie moléculaire à Penn, Collège des sciences d’État Eberly.
Il est clair que la diversité des microbes dans le corps humain est importante, mais la raison pour laquelle cette diversité est importante devient beaucoup moins claire. Nous prévoyons d’utiliser une combinaison de biologie computationnelle et expérimentale pour mieux comprendre les différentes espèces qui composent un microbiome humain sain et comment elles travaillent ensemble pour influencer la santé humaine.
Jordan Bisanz, professeur adjoint de biochimie et de biologie moléculaire, Penn State Eberly College of Science
Le microbiome d’une même personne peut contenir plusieurs centaines ou milliers d’espèces différentes, vivant par exemple dans le tube digestif ou sur la peau. De nombreuses études sur le microbiome se concentrent sur le comptage du nombre d’espèces différentes présentes. la diversité -; ainsi que l’identification des espèces individuelles et leur abondance. Bisanz prévoit d’utiliser l’apprentissage automatique et d’autres méthodes informatiques pour analyser ce type de données accessibles au public afin de mieux comprendre ce qui constitue une communauté microbienne saine.
“Nous prévoyons d’examiner les informations provenant de centaines de personnes pour identifier les souches ou combinaisons de souches les plus courantes dans un microbiome sain”, a-t-il déclaré. « Ensuite, nous pouvons essentiellement concevoir un microbiome sain et l’utiliser comme système modèle pour comprendre le fonctionnement de la communauté. Il s’agit d’une approche très différente de la manière dont la microbiologie est normalement pratiquée.
Après que Bisanz et son laboratoire aient identifié les espèces clés d’un microbiome sain typique, ils créeront expérimentalement un modèle de laboratoire d’un microbiome sain, en s’appuyant sur les plusieurs centaines de souches microbiennes qu’ils entretiennent en laboratoire. Ils peuvent alors évaluer comment ce microbiome pourrait réagir dans le contexte d’une maladie particulière. Ils pourraient également identifier les microbiomes et créer des modèles de laboratoire reflétant les microbiomes des personnes atteintes de certaines maladies.
“C’est un peu comme un livre de recettes sur les communautés microbiennes, et nous pouvons décider de ce qui est pratique pour étudier différentes questions”, a-t-il déclaré. « En fin de compte, nous espérons mieux identifier les microbes spécifiques et les processus métaboliques qui sont importants dans les interactions hôte-microbe et leur impact sur le risque de maladie. »
Ce travail pourrait contribuer au développement de thérapies ciblées, a déclaré Bisanz, qui utilisent des microbes spécifiques pour traiter les infections bactériennes ou améliorer la santé intestinale, plutôt qu’un groupe plus général de microbes comme ceux trouvés dans les probiotiques et les thérapies de transplantation fécale.
Bisanz étudiera également comment le microbiome pourrait affecter la réponse d’une personne aux médicaments. La plupart des médicaments pris par voie orale traversent les microbes avant d’être absorbés dans le corps, a-t-il déclaré, donc les microbes – ; comme la génétique de l’hôte – ; peut influencer l’efficacité et l’efficience de l’absorption des médicaments.
« L’une des questions du point de vue de la médecine personnalisée est de savoir comment choisir le bon dosage d’un médicament », a-t-il déclaré. « Vous pouvez imaginer que dans un monde futuriste, vous allez chez le médecin pour vous faire soigner et que le médecin puisse faire un test rapide. Et peut-être qu’ils identifieraient un marqueur génétique qui indique que vous absorbez le médicament plus rapidement que les autres et détermineraient également qu’ils possèdent un microbe connu pour métaboliser le médicament et qui, pour eux, les aide à déterminer le dosage.
En particulier, Bisanz et ses collègues examineront le rôle du microbiome dans l’absorption des médicaments antipaludiques administrés par voie orale, connus pour leurs effets secondaires allant des étourdissements et vomissements aux rêves lucides.
“Il existe une grande variabilité inexpliquée dans la quantité et la gravité de ces effets secondaires, et de nombreuses personnes arrêtent de prendre les médicaments à cause de ces effets secondaires”, a déclaré Bisanz. « Les médicaments contre le paludisme sont également une préoccupation car il existe une résistance croissante aux médicaments les plus courants parmi les parasites responsables du paludisme. Si les microbes peuvent influencer la quantité d’un médicament qui pénètre dans le sang, ils peuvent également influencer les effets secondaires, et il est logique qu’ils puissent également jouer un rôle dans le développement d’une résistance.
Ensemble, cette subvention offre à Bisanz l’opportunité de faire progresser la compréhension de la façon dont les communautés microbiennes influencent la santé et la physiologie humaines.
« Le microbiome réagit très rapidement et peut être modifié rapidement et facilement grâce à des changements alimentaires tels que les probiotiques », a-t-il déclaré. « Il s’agit d’un domaine relativement jeune, mais il offre des applications translationnelles prometteuses et immédiates. »