Hologénéomique: clarifiant la relation entre l'hôte et le microbe

2021/11/02 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

 
Ces dernières années, la biologie a fait un changement qualitatif dans la compréhension des animaux et des plantes : elle voit maintenant chaque animal ou plante comme une communauté de nombreuses espèces, sachant que beaucoup de microbes qui forment le microbiote y sont présents. Les exemples les plus connus sont les microbiotes de l'intestin animal et les racines des plantes, mais il existe de nombreux types de communautés. Les interactions entre les membres de la communauté conditionnent les caractéristiques anatomiques, métaboliques, immunologiques, etc. des organismes. Ces interactions dynamiques sont étudiées par le biologiste de l'Université de Copenhague, Antton Alberdi Estibaritz, qui considère que la science peut faire un grand pas : intégrer systématiquement ce regard dans la recherche biologique.
Ed. Alberdi et al., Adapté de Nature Reviews Genetics.

 

Alberdi et ses partenaires ont publié un article dans la revue Nature Reviews Genetics sur les médias pour faire ce pas. L'hologéniome est l'ensemble des génomes de tous les organismes qui forment un animal ou une plante: celui de l'hôte et de ses micro-organismes. Alberdi pense que les techniques de séquençage actuelles, le CRISPR-Cas9 et la capacité de calcul permettent déjà une analyse systématique des caractéristiques génétiques de tout hôte et de ses microbes, intégrant cette variable dans les recherches biologiques conventionnelles.

Jusqu'à présent, il fallait réaliser des cultures cellulaires, des essais fonctionnels ou de la microscopie pour caractériser un à un les taxons microbiens de l'hôte, de sorte que la capacité des scientifiques était très limitée. La complexité microbienne est également importante : ce ne sont pas seulement des bactéries, mais des virus, des arcs, des champignons, des protozoaires ou des helminthes. Cependant, les nouvelles technologies moléculaires permettent de séquencer des génomes complets dans des échantillons avec des mélanges complexes d'ADN et tous à la fois.

Selon les chercheurs, un élargissement de l'hologénéomique permettra à la science de déterminer comment les caractéristiques génétiques des hôteliers et des micro-organismes influencent les interactions intracommunautaires. Par exemple, comment la morphologie intestinale des animaux produit des gradients d'oxygène pour des bactéries, comment la production de lipides d'hôte conditionne le microbiote superficiel, ou comment les bactéries modifient l'expression des gènes d'invité.

Hologénéomique appliquée à l'élevage

Antton Alberdi Estibaritz, biologiste de l'Université de Copenhague. Ed. Iñigo Ibáñez

À travers l'Hologénéomie, Alberdi et ses membres analysent l'interaction entre les résistances et les micro-organismes avec lesquels ils cohabitent, et considèrent qu'il a une grande influence sur la santé et la production animale. Il est déjà devenu une priorité stratégique globale dans l'élevage. « Nous développons une nouvelle technologie pour reconstruire ces interactions en trois dimensions. Nous les appelons paysages 3D’omiques », dit Alberdi. « Fondamentalement, nous étudions comment les gènes de tous sont exprimés à l’échelle microscopique. Si nous clarifions les caractéristiques génétiques des animaux/plantes et des micro-organismes qui augmentent le plus la production, nous pouvons manipuler activement la communauté microbienne. Il est maintenant réalisé par des probiotiques et prébiotiques, mais pas très efficace. La Hologénéomie nous permettra de rechercher les communautés les plus adéquates avec une connaissance beaucoup plus précise».

« Nous appliquerons d’abord la culture des poules et des porcs, mais la technologie sera applicable à l’agriculture, à la biomédecine et aussi à la conservation de la nature. » De plus, les chercheurs croient qu'il aidera à résoudre les interactions et les relations universelles entre les différents types d'êtres vivants de la planète.

Face au changement climatique

En outre, les micro-organismes peuvent aider les animaux et les plantes à s'adapter au changement climatique. « Les bactéries connaissent une évolution génétique très rapide, qui est constamment doublée contrairement aux hôteliers. De nombreux animaux et plantes n'auront pas la capacité de se développer génétiquement relativement rapidement face aux changements climatiques. Ils devront compter sur la collaboration de micro-organismes qui leur fourniront une adaptabilité supplémentaire».