Un nouvel outil peut aider les chercheurs à mieux comprendre le métabolisme des micro-organismes

Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont développé un nouvel outil de recherche pour aider les chercheurs à mieux comprendre le métabolisme des micro-organismes dans le cadre d’une collaboration majeure avec des scientifiques du monde entier. Les microbes jouent un rôle clé dans pratiquement tous les systèmes biologiques et environnementaux. Cependant, les limites des techniques actuelles d’étude du métabolisme microbien rendent difficile le décryptage de leurs interactions et activités.

La nouvelle étude, publiée le 5 février 2023 dans Microbiologie naturelleaborde directement ces limites, ce qui pourrait à terme transformer notre compréhension de la santé humaine et de l’environnement.

Les humains constituent un écosystème ambulant dans lequel les microbes sont bien plus nombreux que nous, mais nous en savons si peu sur les métabolites qu’ils produisent. Cette technologie nous permet de cartographier les microbes selon les signatures métaboliques qu’ils produisent sans connaissance préalable, ce qui représente une avancée majeure dans notre capacité à étudier les micro-organismes et leurs relations complexes avec les humains et les écosystèmes.

Pieter Dorrestein, PhD, auteur principal de l’étude, professeur de pharmacologie et de pédiatrie à l’École de médecine d’Uc San Diego et professeur à l’École Skaggs de pharmacie et des sciences pharmaceutiques de l’UC San Diego

L’outil révolutionnaire, que les scientifiques appellent microbeMASST, a été développé par des scientifiques du Collaborative Microbial Metabolite Center de l’UC San Diego, une initiative soutenue par le NIH visant à créer un référentiel international de données métabolomiques microbiennes pour aider les chercheurs à étudier l’interaction complexe entre les microbes et les humains. .

Les microbes bénéfiques jouent un rôle clé dans la santé humaine en colonisant des zones spécifiques du corps, notamment la peau, où ils nous protègent des agents pathogènes externes, et l’intestin, où ils contribuent à des fonctions essentielles telles que l’absorption des nutriments et la régulation du système immunitaire. La perturbation des communautés microbiennes de notre corps est liée à diverses maladies.

“Cette ressource nous aidera à examiner de manière mécanique le rôle du microbiome dans des problèmes de santé tels que les maladies du foie, les maladies inflammatoires de l’intestin, le diabète, l’athérosclérose et autres”, a ajouté Dorrestein.

Les microbes sont également au centre de processus environnementaux importants, tels que les cycles du carbone et de l’azote. Lorsque les communautés microbiennes impliquées dans ces processus sont perturbées, les écosystèmes peuvent avoir plus de mal à recycler les nutriments, ce qui entraîne divers déséquilibres écologiques destructeurs.

En raison de leur rôle essentiel dans l’environnement et de leurs interactions avec des organismes plus grands, le métabolisme microbien est une force motrice dans pratiquement tous les aspects de la biologie. Cependant, l’énorme potentiel métabolique des communautés microbiennes est souvent négligé dans les expériences modernes, qui examinent généralement le métabolisme microbien dans une perspective plus large.

“L’un des défis de l’étude des microbes au niveau moléculaire est qu’il est difficile de savoir quels microbes produisent quelles molécules à moins de savoir déjà ce que vous recherchez”, a déclaré l’auteur principal Simone Zuffa, chercheuse postdoctorale qui travaille avec Dorrestein. “Si vous imaginez les colonies microbiennes comme des fêtes bondées avec beaucoup de gens qui parlent, nos expériences actuelles ne peuvent enregistrer que le son, mais nous voulons trouver un moyen de décoder ce son pour déterminer qui dit quoi.”

Pour aider à créer le nouvel outil de recherche, que les chercheurs ont appelé microbeMASST, les chercheurs du Collaborative Microbial Metabolite Center de l’UC San Diego ont collecté plus de 100 millions de points de données provenant de 60 000 échantillons microbiens différents collectés par des scientifiques du monde entier. Soigneusement organisée à partir des contributions et des métadonnées de la communauté, cette base de données comprend des microbes provenant de plantes, de sols, d’océans, de lacs, de poissons, d’animaux terrestres et d’humains.

En croisant un échantillon expérimental avec cette vaste bibliothèque de microbes individuels, microbeMASST peut identifier les microbes présents dans cet échantillon.

“Aucun outil existant ne peut faire cela, et le nôtre peut le faire en quelques secondes”, a ajouté Zuffa.

Étant donné que microbeMASST peut identifier les microbes dans un échantillon sans connaissances préalables, les chercheurs sont convaincus que les applications de la technologie s’étendront à divers domaines de la biologie, tels que : B. Aquaculture, agriculture, biotechnologie et étude des problèmes de santé à médiation microbienne.

« Nous nous attendons à ce que microbeMASST soit une ressource transformatrice pour la communauté de recherche en sciences de la vie », a déclaré Dorrestein. “De plus, l’outil ne fera que s’améliorer avec le temps à mesure que la communauté collecte davantage de données pour que le système puisse y faire référence.”