Homo sapiens

Des travaux récents basés sur des approches moléculaires (indépendantes de la culture "in vitro" des bactéries) confirment que la grande majorité de la diversité bactérienne de la microflore digestive humaine est totalement inconnue (Suau et al. 1999 ; Bonnet et al. 2001).

Chaque individu possède un profil propre d’espèces microbiennes intestinales dominantes, unique et stable dans le temps (Zoetendahl, 1998 : Sutren et al. 2000). Plus de 80% de ces espèces bactériennes chez l’adulte en bonne santé (plus de 90% chez la personne âgée) n’ont aucun représentant identifié dans les collections de souches internationales (travaux non publiés).

Les contraintes liées à la nature même de l’écosystème digestif, sa difficile accessibilité, sa taille limitée ainsi que les spécificités physiologiques de la microflore intestinale, l’anaérobiose obligatoire notamment, en font un réservoir biologique difficile à prospecter.

Cependant, la microflore intestinale est impliquée dans la nutrition et la santé de l’hote et suspectée depuis déjà quelques années dans le déclenchement et/ou l’entretien de pathologies digestives de type dégénérative ou inflammatoire, actuellement en recrudescence dans les pays industrialisés (Efson 1995 ; Sartor 1997, 1998 ; Duchman 1999). Il a été ainsi récemment confirmé par des approches moléculaires que des altérations primaires de la composition de la microflore fécale humaine étaient associées à la maladie de Crohn, une maladie inflammatoire chronique de l’intestin aujourd’hui incurable (Seksik et al. 2003 ; Mangin et al. soumis). Des altérations fonctionnelles de la flore avaient par ailleurs été mises en évidence dans cette pathologie (Favier 1997).

Sur la base de technologies existantes d’extraction du métagénome, de création et d’exploitation de librairies d’ADN, le projet vise à accéder à l’ensemble des fonctionnalités de la microflore intestinale dominante afin de pouvoir à terme interfacer totalement les deux génomes de l’homme (génome eucaryote et métagénome de la flore) dont les inter-relations intimes sont un facteur essentiel du maintien en bonne santé.

L’accès unique à une analyse fonctionnelle globale de l’écosystème intestinal permettra de déterminer :

1. l’homogénéité fonctionnelle de la communauté microbienne fécale chez l’homme (entre individus) et sa stabilité dans le temps
2. les composantes clés de l’interaction entre microflore et cellules épithéliales et/ou immunitaires du système digestif
3. la spécificité fonctionnelle de communautés microbiennes fécales associées à des pathologies digestives choisies (inflammation, cancer).

Les décisions et recommandations dans le domaine de la nutrition humaine ou de la santé publique (pour lesquelles la flore digestive joue un rôle souvent décisif) sont énormément limitées par la connaissance fragmentaire et biaisée de la flore dominante basée sur la culture anaérobie :

• En nutrition préventive, alors que la mise sur le marché d’aliments fonctionnels est en accroissement constante, les allégations santé sont souvent scientifiquement mal étayées.
• Dans le domaine médical, alors que l’on suspecte un rôle de la microflore digestive dans certaines pathologies comme des maladies inflammatoires du tube digestif ou certains cancers, les outils manquent encore pour tester ces hypothèses.

La connaissance fonctionnelle de l’écosystème intestinal et son suivi dynamique représentent aujourd’hui un défi scientifique. Il est donc fondamental de pouvoir prendre la mesure réelle de la diversité fonctionnelle des espèces dominantes de la flore digestive de l’homme et ses modes de régulation, et de développer les outils permettant d’en faire un suivi dynamique (dans l’espace et le temps).

Les retombées économiques mais aussi de santé publique d’un tel programme sont des plus pertinentes. En effet, les informations recueillies serviront de banques de données pour la réalisation de réseaux d’ADN permettant d’améliorer notre compréhension du fonctionnement de l’écosystème intestinal humain mais aussi de développer de multiples applications diagnostiques en nutrition et en santé humaine.

Le Genoscope entreprend le séquençage de 200 fosmides d’une banque métagénomique construite à partir d’ADN total issu de la fraction bactérienne associée à la muqueuse iléale humaine saine.

Pour chaque fosmide, une banque plasmidique (inserts 3 kb) sera réalisée dans pcdna2.1 et 1 500 clones de chaque banque seront séquencés aux deux extrémités, d’où un volume de séquençage prévu de 600 000 lectures.
 Tous les fosmides seront assemblés en phase 2 et, après analyse, certains fosmides d’intérêt majeur passeront par une étape de finition.

Contacts :
Sylvie Samain (Genoscope) - Joël Doré (INRA)