Le microbiome intestinal, cet ensemble complexe de micro-organismes qui peuple nos entrailles, est bien plus qu’un simple habitant passager. Une nouvelle étude révèle que les bactéries bénéfiques qui le composent sont capables de détecter une vaste gamme de signaux chimiques, ouvrant la voie à une meilleure compréhension de leur rôle dans la santé humaine.
Jusqu’à présent, la recherche en microbiologie s’est largement concentrée sur les bactéries pathogènes, celles qui provoquent des maladies. Une équipe internationale de scientifiques a choisi une approche différente, en se penchant sur les commensaux, ces micro-organismes qui cohabitent pacifiquement avec l’homme et contribuent même à son bien-être. Leurs travaux, menés par Victor Sourjik et ses collaborateurs des Instituts Max Planck, de l’Université de l’Ohio et de l’Université Philipps de Marburg, ont porté sur les Clostridia, un groupe de bactéries abondantes dans l’intestin et reconnues pour leurs effets positifs sur la santé digestive.
Les chercheurs ont découvert que les récepteurs de ces bactéries sont capables de reconnaître un éventail surprenant de composés métaboliques, issus de la dégradation des glucides, des graisses, des protéines, de l’ADN et des amines. Une analyse systématique a révélé que différents types de capteurs bactériens présentent des préférences distinctes pour certaines classes de produits chimiques, indiquant une adaptation sélective à leur environnement.
L’acide lactique (lactate) et l’acide formique (formate) se sont particulièrement distingués comme des signaux clés. Ces composés pourraient constituer des sources de nutriments particulièrement importantes pour les bactéries intestinales, qui semblent les rechercher activement pour assurer leur croissance. Le mouvement de ces bactéries serait donc principalement motivé par la recherche de nourriture.
L’étude met également en lumière l’importance de l’alimentation croisée, un processus par lequel certaines bactéries produisent du lactate et du formiate, que d’autres espèces utilisent ensuite comme nourriture. Cette coopération contribue à stabiliser l’écosystème intestinal et à maintenir un microbiome sain.
« Ces domaines semblent être importants pour les interactions entre les bactéries dans l’intestin et pourraient jouer un rôle clé dans le microbiome humain sain », explique Wenhao Xu, chercheur postdoctoral au sein du groupe de Victor Sourjik et premier auteur de l’étude.
Au-delà de l’identification de ces signaux, les chercheurs ont découvert de nouveaux récepteurs sensoriels spécifiques au lactate, aux acides dicarboxyliques, à l’uracile (un composant de l’ARN) et aux acides gras à chaîne courte (SCFA). Ils ont même déterminé la structure cristalline d’un capteur capable de réagir à la fois à l’uracile et à l’acétate, permettant de comprendre au niveau moléculaire comment ces molécules s’y lient.
L’analyse des relations évolutives entre ces capteurs a révélé une flexibilité remarquable dans leur capacité à s’adapter à différents ligands. Cette plasticité permet aux bactéries d’ajuster leurs capacités de détection en fonction des changements de leur environnement.
« Notre projet de recherche a considérablement élargi la compréhension des capacités sensorielles des bactéries intestinales bénéfiques », conclut Victor Sourjik. « Il s’agit, à notre connaissance, de la première analyse systématique des préférences sensorielles de bactéries non modèles qui colonisent une niche écologique spécifique. À l’avenir, cette approche pourrait être appliquée pour étudier d’autres écosystèmes microbiens. »