Les gènes peuvent déterminer comment les expositions précoces façonnent le microbiome intestinal

Les gènes peuvent déterminer comment les expositions précoces façonnent le microbiome intestinal

Une étude sur des souris montre que les effets à long terme sur la santé d’une exposition précoce aux nutriments et aux antibiotiques dépendent non seulement de ce qui se passe au début de la vie, mais également de la personne dont vous héritez de vos gènes.

Étude:L'influence des expositions précoces sur la croissance et la composition du microbiome intestinal adulte dépend de la souche génétique et du parent d'origine.. Crédit photo : Nejron Photo/Shutterstock.com

Les facteurs environnementaux au début de la vie peuvent avoir des effets à long terme sur la progéniture qui se prolongent jusqu’à l’âge adulte, en partie dus à la dysbiose. Une étude récemment publiée dansMicrobiotemontre que les différences génétiques entre les individus peuvent les rendre plus sensibles à la dysbiose intestinale en modifiant la susceptibilité de l'hôte à ces facteurs environnementaux.

introduction

La colonisation microbienne commence avant la naissance et est profondément influencée par les gènes maternels, le microbiote et des facteurs environnementaux tels que l’alimentation maternelle ou l’exposition aux antibiotiques. Les carences en protéines et en vitamine D sont relativement courantes pendant la grossesse et l'allaitement et ont été associées à une dysbiose, qui peut également survenir après une exposition aux antibiotiques.

La constitution génétique influence également la manière dont les facteurs environnementaux affectent la progéniture. Par exemple, les gènes de l’hôte et la physiologie peuvent influencer les tabolites des acides biliaires, les niveaux de composés antimicrobiens et la structure de la muqueuse intestinale, qui influencent tous la santé et les communautés microbiennes de l’intestin.

De plus, l’origine de gènes spécifiques, qu’ils proviennent de la mère ou du père, appelée effet parent d’origine (PO), peut influencer de manière significative la composition finale du microbiote intestinal et les résultats du développement.

On sait peu de choses sur l’impact de ces facteurs sur le microbiote intestinal et la santé à long terme de la progéniture. La présente étude visait à identifier ces résultats chez la progéniture adulte exposée à des antibiotiques en début de vie, à un apport insuffisant en protéines et à une carence en vitamine D. Des tentatives ont également été faites pour trouver le rôle du fond génétique et de l'effet de la PO sur la dysbiose associée à ces facteurs.

À propos de l'étude

Trois groupes de souris femelles croisées de collaboration (CC) et leur progéniture ont été utilisés avec un groupe témoin. Le terme CC fait référence à des souris consanguines dont les gènes proviennent de la recombinaison de huit souches fondatrices de souris provenant de trois espèces principales. Ceux-ci peuvent refléter les effets des interactions gènes-environnement dans des phénotypes complexes.

Dans cette étude, le croisement réciproque fait référence à l'élevage d'une mère femelle (par exemple CC001) avec un père mâle d'une souche différente (par exemple CC011) et vice versa. Cela a créé une progéniture de première génération génétiquement identique, à l'exception de leurs chromosomes sexuels et de leur ADN mitochondrial, permettant aux chercheurs d'isoler l'effet PO tout en gardant constants presque tous les autres facteurs génétiques.

Les mères ont été soumises à des aliments contenant des antibiotiques, faibles en protéines ou en vitamine D à partir de cinq semaines avant la conception et jusqu'à l'arrêt de la lactation (jour 21). Après le sevrage, tous les descendants ont été soumis à un régime alimentaire standardisé pour rongeurs jusqu'à l'âge de huit semaines.

Résultats de l'étude

Exposition aux antibiotiques

La diversité microbienne a été réduite dans différents fonds génétiques, notamment CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 et autres, en fonction de la métrique utilisée.

Les croisements réciproques ont montré des résultats de diversité α similaires, à l'exception du groupe témoin, où la descendance CC011xcc001 présentait une diversité plus élevée que ses homologues réciproques. Cependant,β-La diversité dépendait du bagage génétique, les déclencheurs de PO représentant de 20 à 50 % de la variabilité du microbiote intestinal dans le groupe test contre 20 à 40 % chez les témoins.

Des différences d’abondance ont été observées pourBactéroidesPrésentMuribaculacéesPrésentAkkermansieEtBifidobactérie. L'effet variait selon les espèces ; Certains ont triplé en abondance, tandis que d’autres ont triplé.

Le poids corporel de ces descendants était inférieur de 15 % à celui des témoins et variait également selon les paires de descendants croisés.

Carence en protéines

La carence en protéines n’a pas modifié les indices de diversité entre les groupes test et témoin. Cependant, comme les espècesAkkermansieEtBifidobactérieétaient significativement moins fréquents chez les descendants pauvres en protéines que chez les témoins.

La notation croisée mutuelle a révélé un α réduit et une notation croisée réduiteβ-Diversité dans la descendance de CC001xcc011, montrant l'effet des différences génétiques. La diversité au niveau des espèces différait dans les paires de descendants croisés et représentait 14 à 20 % de la variabilité du microbiote.

Le régime pauvre en protéines a réduit le poids corporel de la progéniture adulte de 15 % dans tous les groupes testés, indépendamment des changements dans la diversité microbienne. Cela concorde avec les études précédentes montrant qu’une carence en protéines est associée à une absorption réduite des nutriments.

Les descendants issus de trois croisements étaient plus légers que les témoins, mais pas les descendants issus du croisement mutuel. De plus, la descendance de CC011xcc001 était plus lourde que celle de son CC001xCC011 mutuel, indiquant l'effet PO.

Notamment, certains croisements, tels que CC041xcc051 et CC051XCC041, ont montré une réduction du poids corporel malgré un changement non significatif dans la diversité du microbiote, ce qui suggère que les effets sur la croissance peuvent également se produire par des mécanismes non liés au microbiote.

Carence en vitamine D

La carence en vitamine D n’a pas réduit le poids corporel ni la diversité microbienne par rapport aux témoins, confirmant des études antérieures. Cependant, l’effet PO a entraîné des différences de diversité entre les paires de descendants croisés, ce qui indique qu’une carence développementale en vitamine D pourrait altérer plusieurs bactéries intestinales importantes.

Par exemple, la progéniture de CC011xcc001 présentait une diversité microbienne et un poids corporel significativement plus élevés que leurs homologues du même groupe, bien que la carence globale en vitamine D à elle seule n'ait pas affecté ces résultats.

Bien que la carence en vitamine D n’ait pas entraîné de réduction du poids corporel chez les souris adultes, les descendants d’un croisement étaient plus lourds que ceux issus de leur croisement.

Fesses, poids corporel et microbiome intestinal

La PO représentait 20 à 58 % de la variabilité du microbiote entre les paires de descendants croisés au sein des groupes tests. Le microbiome influence le poids corporel, qui varie selon les quatre groupes et même au sein de paires de descendants croisés.AkkermansieEtBlautiaétaient plus fréquents chez la progéniture CC051XCC041 chez les souris plus légères et plus lourdes, respectivement.

L'effet PO a été démontré à la fois dans les régimes pauvres en protéines et en vitamine D, car la progéniture des souris CC011xcc001 était plus lourde.Fécalibaculumpar rapport à ceux de sa mutuelle CC001XCC011. Cette bactérie protège contre les maladies inflammatoires de l’intestin, le cancer du côlon et le diabète, soulignant ainsi son importance dans la prévention de la dysbiose intestinale.

Cette étude a révélé que les différences de poids corporel et de microbiote induites par les PO étaient plus cohérentes dans les paires croisées CC001xCC011, soulignant les effets des contributions génétiques maternelles et éventuellement des mécanismes épigénétiques ou mitochondriaux.

L'effet PO pourrait être dû à des différences dans l'ADN mitochondrial ou dans les chromosomes sexuels, à une régulation épigénétique ou à des effets placentaires ou utérins dus aux gènes maternels.

Conclusions

L’exposition aux antibiotiques en début de vie ou les carences en protéines ou en vitamine D peuvent avoir des effets à long terme sur la croissance et le microbiote intestinal chez les souris adultes modifiées par les gènes à effet PO de l’hôte. C’est la première fois que ces résultats sont démontrés concernant le déficit en protéines développementales chez l’adulte.

Le poids corporel et la teneur en graisse varient selon le microbiome entre les groupes. Des différences de poids corporel ont également été observées au sein d’une paire mutuelle dans les groupes témoins, pauvres en protéines et pauvres en vitamine D. Ainsi, cette étude montre également pour la première fois l’effet de la PO sur le poids corporel et le microbiote intestinal chez la progéniture adulte.

Les résultats suggèrent qu’une exposition environnementale précoce interagit avec des facteurs maternels héréditaires pour façonner les trajectoires de santé tout au long de la vie et mettent en évidence la nécessité d’accorder une plus grande attention à la nutrition maternelle et aux médicaments pendant la grossesse.

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Sources :