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La Professeure assistante Naama Geva-Zatorsky et l'étudiant en doctorat Nadav Ben-Assa de la Faculté de Médecine de Rappaport, en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Harvard, ont décodé un mécanisme d'inversion génétique réversible qui aide une espèce bactérienne du microbiote intestinal à faire face aux changements de son habitat. Leurs conclusions sont publiées dans Nucleic Acids Research, une revue scientifique à comité de lecture d'Oxford University Press.

Le microbiote humain désigne l'ensemble des microbes (bactéries, virus, etc.) qui colonisent les surfaces internes et externes du corps humain. L'intestin humain contient la population de microbiote la plus abondante et la plus diverse.

Le microbiote intestinal fournit un mécanisme d'adaptation fondamental dans l'environnement dynamique de l'intestin, dans lequel des changements structurels, mécaniques et chimiques se produisent sans cesse. L'un des mécanismes qui aident le microbiote intestinal à fonctionner implique des changements rapides et réversibles dans le génome (ensemble du matériel génétique d'un organisme) en réponse à des stimuli externes.

L'article publié dans Nucleic Acids Research examine ce mécanisme chez l'une des espèces bactériennes les plus abondantes dans l'intestin humain : Bacteroides fragilis. Cette bactérie est capable d'inverser un grand nombre de régions définies tout au long de la séquence de son génome. Les chercheurs se sont concentrés sur la relation entre cette capacité et l'expression génétique de l'organisme.

L'équipe de recherche a examiné les expressions géniques de ces changements (recombinaison) et a trouvé des altérations importantes dans le génome bactérien.

"Entre autres choses, nous avons découvert des changements dans les sucres entourant la bactérie", a déclaré la Professeure Geva-Zatorsky. Ces sucres servent de "carte d'identité" qui aide la bactérie à communiquer avec l'environnement. Ces sucres aident également notre corps, ou plus précisément notre système immunitaire, à identifier le type de bactérie présent et à y répondre. C'est pourquoi nous supposons que les changements dans l'intestin modifient cette "carte d'identité", ce qui permet à nos cellules de répondre à la bactérie de différentes manières".

Les chercheurs ont souligné qu'il s'agit d'inversions génétiques réversibles, basées sur la recombinaison de régions du génome dans un système majeur de l'organisme B. fragilis. Par conséquent, cette recombinaison a un effet important sur l'expression génétique de l'organisme, y compris sur diverses molécules vitales.

L'analyse génétique a été réalisée à l'aide du séquençage SMRT (Single Molecule Real-Time) - une technologie innovante de Pacific Biosciences (PacBio) développée au cours de la dernière décennie. Cette technologie permet le séquençage à longue distance et la cartographie des molécules d'ADN, ainsi que la détection des modifications épigénétiques de l'ADN. Dans le système qui a fait l'objet de la recherche, la recombinaison génétique a affecté les modifications génétiques et, par conséquent, l'expression du gène de B. fragilis dans son intégralité. Le système peut également détecter des éléments hostiles tels que les bactériophages, et c'est l'objet d'une nouvelle étude de recherche qui est maintenant en cours en laboratoire.

L'étude a été soutenue par le Fonds du Président du Technion, les bourses Alon, la Fondation Scientifique d'Israël, la Fondation de la famille Applebaum, les bourses Gutwirth et Human Frontiers.