Isolement de 247 nouvelles espèces de bactéries par culturomics à partir du tube digestif humain

L’équipe du Professeur RAOULT de l’Institut Hospitalo-Universitaire Méditerranée Infection rapporte dans un article paru dans la revue Nature Microbiology la culture de 247 nouvelles espèces de bactéries isolées à partir du microbiote digestif.

La culture est la première technique microbiologique qui a permis d’étudier et de comprendre les microbes et des maladies qu’ils causaient [1]. Cependant s’agissant d’une technique longue, fastidieuse et couteuse, les microbiologistes l’ont progressivement abandonné à la suite de l’essor des méthodes moléculaires à la fin du 20^ème siècle. La métagénomique (analyse moléculaire permettant de mesurer l’ADN des microbes) a par la suite été la seule et unique méthode utilisée par les chercheurs pour explorer les microbiotes humains. On appelle « microbiote humain » l’ensemble des micro-organsimes vivant dans un environnement spécifique comme par exemple le microbiote digestif. Cependant, les techniques métagénomiques ne permettent d’obtenir qu’une vision partielle du microbiote étudié  et ses résultats ne sont que rarement reproductibles.

            Au total, plus de 14,000 espèces de bactéries ont été cultivées jusqu’à présent incluant environ 2,300 espèces cultivées à partir de prélèvements humains [3]. La culture microbienne a connu un renouveau important depuis quelques années tout d’abord grâce aux microbiologistes de l’environnement [2]. Par ailleurs, la culture microbienne en microbiologie humaine a connu ces 5 dernières années un essor considérable grâce à la généralisation d’une méthode d’identification rapide et peu couteuse des bactéries par spectrométrie de masse (MALDI-TOF) [4]. Cette technique est devenue la technique de référence d’identification des bactéries dans les laboratoires de microbiologie [4] et nous a permis de développer un nouveau concept d’étude des microbiotes humains que nous avons appelé « Microbial culturomics » [5]. Cette technique est basée sur la multiplication les conditions de culture en faisant varier par exemple la composition du milieu de culture, la température d’incubation, l’atmosphère d’incubation, le pH du milieu de culture couplé à une identification rapide des bactéries qui ont poussées par la spectrométrie de masse.

            L’étude publiée dans Nature Microbiology a analysé par culturomics près de 1 000 échantillons provenant du tube digestif humain (selles, estomac, intestin grêle et colon). Ainsi l’équipe du Professeur Raoult a pu cultiver 1 170 bactéries différentes, dont 247 espèces de bactéries qui sont entièrement nouvelles. Les chercheurs ont aussi trouvé  269 bactéries qui étaient connues uniquement dans l’environnement donc qui ont été isolées pour la première fois chez l’homme et 250 bactéries qui avaient déjà été isolées chez l’homme mais jamais dans le tube digestif. Au total, la culturomics a permis de doubler le nombre de bactéries cultivées dans le microbiote digestif humain. L’ensemble de ces nouvelles espèces de bactéries sont disponibles dans des collections de souches internationales (Collection de Souches de l’Unité des Rickettsies, CSUR, http://www.mediterranee-infection.com/article.php?laref=14&titre=collection-de-souches&PHPSESSID=9fcdelb4k588 omuqmnmagg4pj6 et Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, DSMZ) et sont accessibles à l’ensemble de la communauté scientifique, chacun pouvant ensuite utiliser ces souches pour rechercher un éventuel lien de causalité avec diverses pathologies. En effet, à titre d’exemple, la culturomics a participé à établir un lien entre des souches de Clostridium butyricum secrétant une toxine et l’entérocolite ulcéro-nécrosante (une maladie potentiellement mortelle touchant les enfants prématurés) [6] et un lien entre le microbiote digestif et la réponse aux thérapies anti-cancéreuses [7]. Seul le fait de disposer des souches a pu permettre aux auteurs de tester leur hypothèse, ce qui aurait été impossible par la métagénomique seule. De plus le séquençage des génomes de ces nouvelles espèces bactériennes a permis d’identifier des séquences jusqu’alors inconnues et permettra de faciliter l’interprétation des futures études de métagénomique.