Une nouvelle recherche de la North Carolina State University montre des progrès dans la collecte d’informations sur une bactérie intestinale humaine importante, mais difficile à caractériser, appelée Bifidobacterium, qui est utilisée dans de nombreux probiotiques qui aident à maintenir des microbiomes sains. Les résultats promettent d’aider à rendre les soi-disant « bonnes bactéries » encore meilleures.
« Alors que notre laboratoire se développe et diversifie les types de bonnes bactéries avec lesquelles nous travaillons, nous nous tournons vers des bactéries plus capricieuses, comme Bifidobacterium », a déclaré Rodolphe Barrangou, professeur émérite Todd R. Klaenhammer des sciences de l’alimentation, des bioprocédés et de la nutrition à NC State and auteur correspondant d’un article décrivant la recherche publiée aujourd’hui dans Actes de l’Académie nationale des sciences. « Cette bactérie est plus difficile à cultiver et plus difficile à travailler que d’autres, mais nous avons pu faire des découvertes importantes et mieux comprendre la base génétique de la bactérie pour ses fonctionnalités bénéfiques pour la santé. »
« Bifidobacterium est l’un des deux principaux acteurs de l’industrie des probiotiques avec Lactobacillus et est particulièrement dominant dans le côlon des nourrissons », a déclaré Meichen (Echo) Pan, titulaire d’un doctorat d’État NC. étudiant et premier auteur de l’article. « Mais il est beaucoup plus difficile à manipuler que Lactobacillus. »
Les chercheurs de NC State ont utilisé à la fois le système CRISPR-Cas interne de la bactérie ainsi qu’un effecteur CRISPR portable conçu pour faire leurs découvertes. Les systèmes CRISPR-Cas sont des systèmes immunitaires adaptatifs qui permettent aux bactéries de résister aux attaques d’ennemis comme les virus. Ces systèmes ont été adaptés par des scientifiques pour supprimer ou couper et remplacer des séquences de code génétique spécifiques.
Il s’avère que Bifidobacterium possède une abondance de systèmes CRISPR-Cas natifs, et l’un d’eux est un système IG de type relativement peu étudié.
Dans des expériences distinctes, les chercheurs ont utilisé ce système interne et un effecteur Cas portable appelé éditeur de base de cytosine pour resensibiliser une souche de Bifidobacterium à un antibiotique commun, la tétracycline. De nombreuses bactéries possèdent une résistance naturelle aux antibiotiques.
« La restauration de la sensibilité aux antibiotiques est conceptuellement et pratiquement importante car les bactéries peuvent potentiellement transférer une résistance antibactérienne à d’autres bactéries dans l’intestin », a déclaré Pan.
Les chercheurs ont également découvert de minuscules changements dans différentes souches de la bactérie, appelés polymorphismes mononucléotidiques ou SNP, qui semblaient refléter de grandes différences dans les phénotypes ou les caractéristiques des souches.
« C’était une leçon surprenante : une différence d’une lettre dans les souches avec des codes génétiques similaires à plus de 99 % peut faire d’énormes différences », a déclaré Barrangou. « Quels gènes s’activent et comment ils se comportent en raison de leur environnement peuvent faire une énorme différence et obligeront les chercheurs à personnaliser l’outil CRISPR pour adapter la stratégie d’édition en conséquence. »
Les paysages génomiques et épigénétiques conduisent l’édition du génome basée sur CRISPR chez Bifidobacterium, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2205068119