Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l’Institut Max Planck de biologie de Tübingen, en Allemagne, a maintenant fait des progrès substantiels dans la compréhension de la façon dont les bactéries intestinales réussissent chez leurs hôtes humains au niveau moléculaire. Ils ont étudié comment les bactéries produisent des lipides d’inositol, des substances vitales pour de nombreux processus cellulaires chez l’homme et d’autres eucaryotes mais jusqu’ici rarement observées chez les bactéries. Les résultats, désormais publiés dans la revue Microbiologie naturelleindiquent que les lipides inositol ont des implications pour la symbiose entre les bactéries et leurs hôtes.
Les micro-organismes tels que les bactéries et les champignons peuplent l’intestin humain et contribuent à de nombreuses fonctions biologiques telles que le métabolisme ou l’immunité. Afin de comprendre l’influence du microbiome sur l’homme, les chercheurs ont tenté non seulement d’identifier les micro-organismes présents dans l’intestin humain, mais également de faire la lumière sur les mécanismes moléculaires des interactions entre le microbiome et son hôte humain. Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l’Institut Max Planck de biologie de Tübingen a maintenant amélioré notre compréhension de ces processus en étudiant comment les bactéries intestinales produisent une certaine famille de composés chimiques appelés lipides inositol.
Lipides d’inositol : Modulateurs de l’inflammation et de la signalisation cellulaire
Les lipides d’inositol jouent un rôle important dans de nombreux processus cellulaires chez l’homme et la plupart des autres formes de vie non bactériennes : ils régulent la façon dont les cellules envoient des signaux dans tout le corps, modulent l’inflammation et aident à garantir que les protéines se retrouvent dans la bonne partie d’une cellule plus grande. Les déséquilibres des taux d’inositol sont liés à des maladies telles que le syndrome des ovaires polykystiques, le trouble hormonal le plus courant chez les femmes en âge de procréer.
Contrairement aux humains et aux autres eucaryotes pour qui les lipides d’inositol sont essentiels, les bactéries en produisent relativement rarement. L’équipe de recherche dirigée par Ruth Ley, directrice scientifique du Département des sciences du microbiome au MPI pour la biologie, a pu décrire la synthèse des lipides inositol chez Bacteroides thetaiotaomicron, une bactérie courante dans le gros intestin et un organisme modèle populaire en science du microbiome.
En développant une souche de Bacteroides thetaiotaomicron jusque-là non décrite pour laquelle ils pouvaient contrôler si des lipides d’inositol étaient produits, les chercheurs ont découvert que ces substances modifiaient la physiologie de la bactérie. « Bien que nous ne comprenions pas encore pleinement le rôle précis des lipides inositol pour la forme bactérienne, nous avons vu qu’ils sont nécessaires pour qu’une bactérie réussisse dans l’intestin de son hôte », déclare Stacey Heaver, auteur principal de la publication.
Les chercheurs ont trouvé de l’inositol dans la capsule des bactéries, une couche externe qui les protège contre l’engloutissement par les cellules immunitaires de l’hôte. De plus, les lipides inositol modifient la résistance de Bacteroides thetaiotaomicron aux peptides antimicrobiens, substances utilisées par l’hôte pour combattre les agents pathogènes.
Interaction possible entre les lipides bactériens et hôtes
Les chercheurs ont également décrit les voies métaboliques de la synthèse des lipides inositol chez Bacteroides thetaiotaomicron, c’est-à-dire la chaîne de réactions chimiques conduisant à la production de lipides inositol. Ils ont en outre identifié une deuxième voie putative pour la synthèse bactérienne de ces lipides. « Déterminer les voies est intéressant car cela nous permet de prédire quels autres microbes pourraient être capables de fabriquer des lipides d’inositol de la même manière que notre organisme modèle », explique Heaver. « Avec ces connaissances, nous pourrions même être en mesure de concevoir ou de manipuler la production de lipides inositol. »
Heaver attend avec impatience les recherches futures pour savoir si et comment les lipides bactériens inositol pourraient bénéficier à l’organisme hôte : « Il est possible qu’il y ait une interférence entre les lipides bactériens et les lipides inositol produits par l’hôte mammifère », dit-elle. « Nous venons de faire un grand pas de plus vers la compréhension de l’ampleur de ces interactions. »
Stacey L. Heaver et al, Caractérisation du métabolisme des lipides de l’inositol dans les bactéroïdes associés à l’intestin, Microbiologie naturelle (2022). DOI : 10.1038/s41564-022-01152-6