Les bactéries intestinales ont évolué rapidement pour digérer les amidons contenus dans les aliments ultra-transformés

Les conclusions de l'étude, publiées dans Nature, ont analysé les génomes de près de trois douzaines d'espèces de bactéries intestinales à partir de données provenant du monde entier et ont identifié un processus appelé transfert horizontal de gènes, dans lequel les bactéries transfèrent de l'ADN d'une souche à l'autre, comme étant le mécanisme de cette évolution rapide. Le transfert horizontal de gènes a déjà été identifié comme le mécanisme qui permet aux bactéries d'évoluer si rapidement vers la résistance aux antibiotiques, mais la prévalence de ce processus dans les microbes intestinaux était jusqu'à présent relativement inconnue.

"La découverte que la capacité à digérer de nouveaux amidons est une cible de la sélection naturelle dans les bactéries intestinales est intéressante, mais nous avons trouvé un signal encore plus robuste et plus fort qu'il y a différentes cibles de sélection à travers de nombreux gènes et de nombreuses espèces dans les populations industrialisées et non industrialisées", a déclaré Richard Wolff, doctorant à l'UCLA et premier auteur de l'article. "À quoi répondent les microbiomes intestinaux des populations industrialisées ? Nous avons choisi un exemple avec ces amidons, mais il y a probablement de nombreuses possibilités que nous n'avons pas encore abordées".

Wolff et l'auteur correspondant, Nandita Garud, professeur d'écologie et de biologie évolutive à l'UCLA, ont mis au point une nouvelle statistique qui identifie les endroits de l'ADN de 30 espèces de bactéries intestinales où les gènes ont atteint une fréquence élevée, ou "balayé", dans cette espèce. La statistique recherche de minuscules régions d'homogénéité dans un contexte d'immense diversité séparant différentes souches de la même espèce.

"Les différentes souches d'E. coli, par exemple, ont divergé les unes des autres autant que les humains ont divergé des chimpanzés, et pourtant nous les appelons la même espèce. Malgré cette diversité, des fragments d'ADN communs sont présents chez de nombreux hôtes - un fil caché reliant nos microbiomes", a déclaré M. Garud.

Différents gènes semblent avoir été sélectionnés dans les populations industrialisées et non industrialisées, et un gène en particulier n'a été balayé que dans les populations industrialisées. Ce gène est associé à la capacité de digérer la maltodextrine, fabriquée à partir d'amidon de maïs et utilisée dans les aliments transformés depuis les années 1960.

"Nous avons vu le signal adaptatif très fortement, mais nous ne pouvons pas encore dire avec certitude s'il s'agit d'une spécialisation dans la maltodextrine ou dans une classe plus large de dérivés de l'amidon. Il pourrait y avoir des étapes intermédiaires au cours desquelles la bactérie s'adapte à différentes sources d'amidon", a déclaré M. Wolff. "Il y a beaucoup d'étapes entre un régime à base de manioc et d'arbre à pain et un régime à base de Hot Cheetos, par exemple.

Les bactéries peuvent absorber l'ADN de leur environnement de différentes manières : Elles peuvent le manger ; elles peuvent être infectées par un virus qui transporte l'ADN entre elles ; et il peut être transmis lorsque les bactéries s'agglutinent et forment un pont qui leur permet de se déplacer entre elles.

Mais les humains ne possèdent que quelques souches de la même espèce de bactéries intestinales, et ces souches restent généralement présentes chez chaque personne pendant de nombreuses années. L'omniprésence de l'adaptation nouvellement découverte soulève donc une question : Comment des fragments d'ADN peuvent-ils être partagés entre des individus ?

"Chaque personne peut avoir quelques souches différentes d'E. coli", a déclaré M. Garud. "Si des fragments d'ADN sont transmis horizontalement entre différentes souches dans différents hôtes, et que ces souches sont apparemment fidèles à leurs hôtes respectifs, où se recombinent-ils ? Comment se déplacent-ils d'un individu à l'autre pour se fixer dans une population entière ?"

Même si la réponse émergera des recherches futures, la découverte que les bactéries intestinales évoluent rapidement en réponse à différents régimes alimentaires, et la possibilité que les nouveaux amidons exercent une forte pression évolutive sur elles, suggèrent qu'une attention particulière à ce que nous mangeons pourrait jouer un rôle plus varié dans la promotion d'une bonne santé que nous ne le pensons.