Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego, en collaboration avec des scientifiques du monde entier, ont mis au point un nouvel outil de recherche qui permettra de mieux comprendre le métabolisme des microorganismes. Les microbes jouent un rôle crucial dans presque tous les systèmes biologiques et environnementaux, mais les limites des techniques actuelles d’étude du métabolisme microbien rendent difficile la compréhension de leurs interactions et de leurs activités.
La recherche révolutionnaire, publiée le 5 février 2024 dans « Nature Microbiology », aborde directement ces problèmes, ce qui pourrait finalement changer notre compréhension à la fois de la santé humaine et de l’environnement.
« Les êtres humains sont des écosystèmes dans lesquels les microbes nous surpassent en nombre, mais nous en savons si peu sur les métabolites que les microbes produisent », a déclaré Pieter Dorrestein, professeur de pharmacologie et de pédiatrie à l’Université de Californie à San Diego, et professeur à l’École de pharmacie et de sciences pharmaceutiques de la même université.
« Cette technologie nous permet d’associer les microbes à leurs signatures métaboliques sans connaissances préalables, ce qui constitue un énorme pas en avant dans notre capacité à étudier les microorganismes et leurs relations complexes avec les êtres humains et les écosystèmes. »
L’outil révolutionnaire, nommé microbeMASST par les scientifiques, a été développé par des chercheurs du Collaborative Microbial Metabolite Center de l’Université de Californie à San Diego, une initiative soutenue par les National Institutes of Health. Son objectif est de constituer un référentiel international de données de métabolomique microbienne pour aider les chercheurs à étudier les interactions microbe-humain de manière exhaustive.
Les microbes bénéfiques jouent un rôle clé dans la santé humaine, colonisant certaines parties du corps, telles que la peau, où ils nous protègent des pathogènes externes, et le tube digestif, où ils contribuent à des fonctions cruciales telles que l’absorption des nutriments et la régulation du système immunitaire. Les perturbations des communautés microbiennes dans notre corps sont associées à un large éventail de maladies.
« Cet outil nous aidera à étudier le rôle du microbiome dans des conditions de santé telles que les maladies du foie, les maladies inflammatoires de l’intestin, le diabète, l’athérosclérose et bien d’autres », a ajouté Dorrestein.
Les microbes jouent également un rôle important dans les processus environnementaux, tels que les cycles du carbone et de l’azote. Lorsque les communautés microbiennes impliquées dans ces processus sont perturbées, les écosystèmes ont du mal à traiter cycliquement les nutriments, entraînant un large éventail de déséquilibres écologiques.
En raison de leur rôle crucial dans l’environnement et de leurs interactions avec les organismes plus grands, le métabolisme microbien est une force motrice dans presque tous les aspects de la biologie. Cependant, le potentiel métabolique immense des communautés microbiennes est souvent négligé dans les expériences modernes, qui se concentrent généralement uniquement sur une vision globale du métabolisme microbien.
« L’un des défis de l’étude des microbes au niveau moléculaire est qu’il est difficile de déterminer quels microbes produisent quelles molécules, à moins de savoir déjà ce que l’on recherche », a déclaré Simone Zuffa, premier auteur de la publication et chercheur postdoctoral auprès de Dorrestein.
« Pour aider à créer un nouvel outil de recherche, que nos scientifiques ont nommé microbeMASST, des chercheurs du Collaborative Microbial Metabolite Center de l’Université de Californie à San Diego ont compilé plus de 100 millions de points de données à partir de 60 000 échantillons microbiens distincts collectés par des scientifiques du monde entier. Cette base de données a été soigneusement organisée en fonction des informations communautaires et de la catalogation des métadonnées, et comprend des microbes provenant de plantes, de sols, d’océans, de lacs, de poissons, d’animaux terrestres et d’êtres humains. »
En croisant un échantillon expérimental avec cette vaste bibliothèque de microorganismes individuels, microbeMASST peut détecter quels microbes sont présents dans un échantillon donné.
« Il n’existe aucun outil existant capable de faire cela, et le nôtre peut le faire en quelques secondes », a ajouté Zuffa.
Étant donné que microbeMASST peut identifier les microbes dans un échantillon sans connaissances préalables, les chercheurs sont convaincus que cette technologie trouvera des applications dans différents domaines de la biologie, tels que l’aquaculture, l’agriculture, la biotechnologie et l’étude des affections liées aux microbes.
« Nous pensons que microbeMASST deviendra un outil révolutionnaire pour la communauté scientifique des sciences naturelles », a déclaré Dorrestein. « De plus, cet outil continuera de s’améliorer à mesure que la communauté rassemblera davantage de données de référence pour le système. »
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