Votre microbiome unique peut être utilisé pour améliorer et personnaliser votre future expérience médicale

Dans une étude récente publiée dans la revue Nature Reviews Microbiologieles chercheurs résument plus de 200 publications associant les microbiomes au diagnostic clinique et aux interventions thérapeutiques de précision.

Étude: Utilisation du microbiome en médecine personnalisée. Crédit d’image : FOTOGRIN/Shutterstock.com

Le microbiote intestinal et son potentiel en médecine personnalisée

Le microbiome intestinal, également appelé microbiote intestinal ou flore intestinale, est un terme collectif désignant tous les micro-organismes résidant dans le tube digestif des animaux supérieurs.

Contrairement au génome de leur hôte humain, le métagénome microbien intestinal présente une variabilité et une plasticité remarquables, évoluant constamment en réponse à la physiologie et à l’environnement de l’hôte. Les assemblages microbiens intestinaux sont uniques à la fois en termes de spécificité d’hôte, car ils sont souvent obtenus à partir du microbiote maternel et de l’environnement, et temporels.

La composition du microbiome varie considérablement selon les individus et peut également changer au sein d’un même individu, reflétant les changements dynamiques qui se produisent tout au long de la vie en raison de l’âge, de la situation géographique, des rythmes diurnes et des expositions environnementales, nutritionnelles et médicinales.

De plus en plus de preuves soulignent l’importance du microbiote intestinal pour conférer à son hôte des avantages nutritionnels, de résistance aux maladies et psychologiques. Par conséquent, des perturbations importantes de l’écosystème microbien intestinal, appelées « dysbiose », ont été associées à des conséquences métaboliques, gastro-intestinales, neurologiques et inflammatoires.

Caractériser la microflore intestinale d’un individu peut permettre de mieux comprendre son état de santé actuel et de soutenir le développement d’interventions cliniques optimisées. Les recherches actuelles sur la personnalisation des traitements se concentrent souvent sur les maladies chroniques, notamment le cancer.

Ces études incluent généralement le phénotypage biochimique et génétique pour éclairer les interventions auprès des patients. Cependant, ces méthodes sont associées à certaines limitations ; par exemple, le phénotypage biochimique utilise des méthodologies standardisées, qui peuvent aboutir à des résultats binaires avec peu de possibilités pour une compréhension nuancée de la santé dynamique d’un individu. De même, le phénotypage génétique ne tient pas compte des changements temporels de la santé ou des résultats phénotypiques des interactions gènes-environnement.

La personnalisation basée sur la composition de la communauté microbienne d’un patient surmonte les limitations temporelles et de généralisation des approches de personnalisation actuelles et garantit la stabilité intra-individuelle, une exigence essentielle des tests de diagnostic.

Améliorations de l’automatisation et du diagnostic

Le séquençage métagénomique, qui est le processus d’analyse de la composition génétique et de la diversité du microbiome intestinal, a été étudié avec succès en tant que biomarqueur de l’état de santé général des patients et de la prévalence de maladies spécifiques. Ces études ont conduit à l’identification du N-oxyde de triméthylamine (TMAO), un métabolite modulé par le microbiome, et son rôle dans la prédiction du risque de maladie cardiovasculaire (MCV), ainsi que des acides aminés à chaîne ramifiée prédisant le diabète de type 2 (DT2).

Des études ont en outre associé le séquençage métagénomique à des algorithmes d’intelligence artificielle (IA) d’apprentissage automatique (ML) pour distinguer l’intolérance au glucose, le DT2 et le métabolisme typique du glucose avec une précision diagnostique dépassant les outils de diagnostic actuellement utilisés. Ces résultats mettent en évidence comment les analyses du microbiome peuvent non seulement remplacer les outils de diagnostic actuels mais, en tandem avec l’IA, réduire considérablement le fardeau des cliniciens humains surmenés.

L’utilisation d’interventions ciblées sur le microbiome comme moyen de modifier le risque de maladie dans les populations sujettes aux maladies peut compléter et optimiser les modalités actuelles de prévention primaire.

La nourriture d’un homme est le poison d’un autre

Les comportements liés à la santé ont été identifiés comme les moyens de dissuasion des risques les plus facilement modifiables dans de nombreux domaines du poids, de l’âge, de la santé cardiovasculaire et d’autres problèmes de santé chroniques non transmissibles, plusieurs études suggérant des comportements « optimaux » pour une meilleure santé générale.

Malheureusement, de plus en plus de recherches suggèrent que différents individus peuvent réagir différemment aux interventions comportementales. Il a été démontré que l’exercice physique de haute intensité, bien qu’utile pour perdre du poids, provoque des pics de glycémie, ce qui est préjudiciable pour les personnes atteintes de diabète de type 1 (DT1). De même, les communautés de microbiote intestinal spécifiques à chaque individu peuvent traiter et absorber les nutriments alimentaires avec des différences significatives dans les résultats de santé de leurs hôtes.

Le phénotypage du microbiote intestinal d’un patient peut aider à personnaliser les interventions comportementales et cliniques contre des problèmes de santé courants et spécifiques. De plus, le phénotypage répété peut être utilisé comme marqueur de la réactivité au traitement et de l’efficacité de l’intervention. Il a été démontré que les modèles d’IA basés sur ces concepts surpassent les normes de référence actuelles en matière de prévision et de surveillance des réponses des patients aux interventions cliniques.

Les microbes dans la lutte contre les microbes ?

Un nombre croissant de recherches visent à tester l’efficacité des suppléments microbiens intestinaux et des thérapies ciblées sur le microbiome pour protéger ou combattre directement les maladies transmissibles. Ces études ont évalué l’utilisation directe de micro-organismes comme médicaments, en ciblant l’élimination de souches spécifiques du microbiome, la « thérapie post-biotique », qui consiste à utiliser des métabolites microbiens comme médicaments.

Les microbes « bénéfiques » comme les prébiotiques et les probiotiques sont soit administrés directement, soit leur croissance est favorisée de manière thérapeutique, dans le but de supplanter ou de neutraliser les agents pathogènes. La deuxième classe implique l’inversion de la dysbiose, une affection courante suite à des interventions antibiotiques, car cette affection peut avoir des impacts durables et potentiellement graves sur la santé et l’immunité des patients, faisant des suppléments probiotiques une prescription standard pendant ou après un traitement antibiotique.

La dernière classe implique l’utilisation de métabolites microbiens d’origine naturelle ou génétiquement modifiés comme antibiotiques. La pénicilline, le premier antibiotique connu, appartient à cette classe.

Tous les patients ne réagissent pas à ces interventions et il est donc essentiel d’identifier les patients qui bénéficieraient le plus de telles approches. Dans ce contexte, l’empreinte digitale individualisée du microbiome pourrait être exploitée comme une modalité efficace de « diagnostic compagnon » pour adapter le traitement à l’individu. »

Alors pourquoi davantage de médecins ne l’utilisent-ils pas ?

Bien que les avantages des analyses du microbiome dans le diagnostic et le traitement des maladies soient nombreux, le domaine en est encore à ses balbutiements. Peu d’études ont validé la sécurité de ces interventions chez l’homme.

Ironiquement, l’un des principaux atouts des interventions microbiennes intestinales – les aspects « personnalisés » du traitement – ​​présente l’un de ses plus grands défis. Les variations interindividuelles entraînent un manque de cohérence dans les données d’une seule étude et une reproductibilité encore plus faible entre les études, empêchant ainsi les instances médicales de prescrire leur utilisation.

Un autre inconvénient des recherches actuelles est que la nouveauté augmente les coûts. La plupart des études sur le microbiote intestinal utilisent des techniques de séquençage de nouvelle génération, qui nécessitent une expertise et entraînent des coûts bien hors de portée des chercheurs et des instituts des pays sous-développés ou en développement.

Des recherches récentes suggèrent que l’exposition microbienne, en particulier pendant la petite enfance, peut altérer considérablement les communautés du microbiome adulte et l’immunité innée. Ces résultats soulignent la nécessité d’investigations plus approfondies avant que l’application universelle de la personnalisation clinique puisse passer du domaine scientifique à la médecine traditionnelle.