Déterminer les bactéries ou autres nutriments dont votre intestin a besoin pourrait un jour être aussi simple que d'exécuter des simulations informatiques détaillées.
Des pilules aux yaourts en passant par les sodas, les probiotiques sont de plus en plus reconditionnés et commercialisés, avec la promesse d’améliorer notre « santé intestinale ». Mais même si les probiotiques disponibles dans le commerce fonctionnent pour certaines personnes, cette approche universelle n’a pas profité de manière fiable aux consommateurs. Au lieu de cela, de nouvelles simulations peuvent prédire si une souche bactérienne spécifique réussira à s'installer dans l'intestin d'une personne, rapportent des chercheurs le 19 février dans Biologie PLOS.
Les simulations, appelées modèles métaboliques à l’échelle de la communauté microbienne, s’appuient sur ce que les scientifiques savent déjà sur la façon dont les bactéries intestinales mangent et utilisent les aliments. Ils permettent aux chercheurs de simuler ce qui se passerait si une souche de bactérie était insérée dans l'intestin d'un individu, « et de voir si elle peut ou non se développer ». [and] « Nous avons pensé que ce type de plateforme de modélisation pourrait potentiellement nous permettre d'identifier des réponses personnalisées et peut-être même de concevoir des interventions personnalisées. »
Gibbons et ses collègues ont utilisé les données existantes de deux études d'intervention pour tester un nouveau modèle métabolique à l'échelle de la communauté microbienne. La première a testé les avantages d’un symbiotique – un mélange de probiotiques, qui sont des bactéries intestinales vivantes, et de fibres prébiotiques, qui déclenchent la croissance bactérienne – pour les patients atteints de diabète de type 2. Le deuxième modèle a testé un produit biothérapeutique vivant de qualité pharmaceutique chez des patients atteints de Clostridioides difficile infections. Dans les deux ensembles de données, les souches bactériennes ajoutées ont montré des résultats prometteurs sur la santé de certains individus et pas d’autres. Gibbons et son équipe ont donc voulu voir s’ils pouvaient utiliser les modèles pour comprendre pourquoi.
L'équipe a utilisé les profils de base du microbiome intestinal des patients avant l'intervention et a prédit avec une précision de 75 à 80 pour cent quelles bactéries resteraient collées ou greffées. Le modèle a également prédit avec précision bon nombre des augmentations de la production d’acides gras à chaîne courte censés soutenir un intestin sain.
« J'ai en fait été surpris que la prise de greffe puisse être prédite avec autant de précision dans un contexte aussi complexe », explique Christoph Kaleta, biologiste des systèmes à l'Université de Kiel en Allemagne, qui n'a pas participé à l'étude. Cependant, Kaleta note que l’étude n’a porté que sur les changements à court terme. « Alors que les probiotiques montrent souvent une présence à court terme des espèces fournies, une greffe à long terme n'est que rarement observée.… Idéalement, vous souhaiteriez que ces espèces probiotiques maintiennent leur effet bénéfique plus longtemps. »
Gibbons et son équipe ont également examiné les conséquences sur la santé de la croissance de bactéries spécifiques. Ils ont constaté que des taux de croissance plus élevés Akkermansia muciniphila étaient associés à un meilleur contrôle de la glycémie après un repas.
Pour valider leur modèle auprès d’une cohorte de personnes en bonne santé, l’équipe a également utilisé les données de personnes ayant adopté un régime alimentaire riche en fibres. Même chez ces individus, le modèle a prédit avec précision comment leurs intestins réagiraient à leur nouveau régime. L’étude offre une preuve de concept pour un avenir où votre médecin pourrait « tester » un probiotique dans un modèle numérique de votre intestin avant que vous ne preniez un seul comprimé.
« Si nous pouvons prendre le modèle d'une personne et simuler des milliers d'interventions en quelques minutes ou heures, nous obtiendrons alors soudainement une sorte de « jumeau numérique » qui peut commencer à se rapprocher des réponses individualisées des gens », explique Gibbons. Avant cela, lui et son équipe prévoient de mener un essai clinique prospectif pour voir si une intervention sophistiquée et individualisée fonctionnerait mieux qu'une intervention générique.
L’étude souligne que ce qui est considéré comme une « bonne » bactérie dépend de l’individu et de l’environnement. « Beaucoup de ces bactéries ne sont bénéfiques que dans certains contextes », explique Nick Quinn-Bohmann, chercheur en microbiome également à l'Institute for Systems. « Cela n'a aucun sens d'avoir une gamme unique de probiotiques pour tout le monde. »
Quinn‑Bohmann affirme que des modèles similaires pourraient éventuellement aider à concevoir des thérapies personnalisées du microbiome, et pas seulement à choisir des pilules disponibles dans le commerce.
