Décrypter le diabète: comment le microbiote intestinal influence le risque de maladie

Dans une étude récente publiée dans la revue Nature Medicine, une équipe de scientifiques a examiné plus de 8 000 séquences métagénomiques provenant de personnes atteintes de prédiabète, de diabète de type 2 et d'un état glycémique normal pour déterminer comment les caractéristiques et fonctions microbiennes spécifiques au sous-type et à la souche contribuent aux mécanismes pathologiques du diabète de type 2.

Le diabète de type 2 est un problème de santé mondial en pleine expansion, touchant plus de 500 millions de personnes dans le monde. Chez les patients atteints de diabète de type 2, la masse et la fonction des cellules bêta pancréatiques diminuent avec le temps, la résistance à l'insuline s'accompagnant souvent d'une inflammation systémique de faible intensité.

Il est prouvé que le microbiome intestinal joue un rôle essentiel dans le métabolisme et la santé humains, en interaction fréquente avec des facteurs génétiques et environnementaux. La recherche a également identifié des signatures microbiennes intestinales distinctes associées au diabète de type 2.

Cependant, bon nombre de ces études ont été menées sur de petits échantillons ou n’ont pas pris en compte des facteurs tels que l’obésité ou l’utilisation de metformine.

Comprendre le rôle des fonctions du microbiome intestinal spécifiques au sous-type et à la souche au niveau moléculaire dans la pathologie du diabète de type 2 nécessite des données standardisées provenant d'une large population.

Dans cette étude, les chercheurs ont analysé les données métagénomiques de 10 cohortes d'individus d'Europe, des États-Unis et de Chine ayant un statut glycémique normal, un prédiabète ou un diabète de type 2 pour déchiffrer les fonctions spécifiques à la souche et les caractéristiques moléculaires du microbiote intestinal qui contribuent mécanistiquement à la pathologie du diabète de type 2.

Bien que des études antérieures aient identifié des espèces et des communautés microbiennes spécifiques augmentant les risques métaboliques du diabète de type 2, elles n'ont pas tenu compte du fait que les mécanismes pathogènes du microbe sont spécifiques à chaque souche. Par exemple, la souche K12 d'Escherichia coli est inoffensive, tandis que la souche O157 est pathogène.

Les chercheurs ont obtenu plus de 8 000 données de séquençage métagénomique à partir de six ensembles de données publiés et de quatre nouveaux ensembles de données couvrant dix cohortes de personnes ayant un statut glycémique différent.

Les données phénotypiques des cohortes et les séquences métagénomiques ont d’abord été traitées à des fins de normalisation, et la population finale de l’étude était composée de 1 851 patients atteints de diabète de type 2, de 2 770 personnes atteintes de prédiabète et de 2 277 participants ayant un état glycémique normal.

Les critères de diagnostic de l'American Diabetes Association, qui comprennent le test de tolérance au glucose par voie orale, les taux de glucose plasmatique à jeun, l'utilisation de médicaments et les facteurs de risque tels que l'indice de masse corporelle, ainsi que les tests de laboratoire pour les facteurs inflammatoires et métaboliques, ont été utilisés pour harmoniser l'ensemble de données.

L'association entre le statut diabétique de type 2 et la configuration globale du microbiome intestinal a d'abord été évaluée. Des modèles de régression ont ensuite été utilisés pour identifier les signatures au niveau de l'espèce et les différences de distribution des caractéristiques microbiennes entre les groupes en fonction de l'état glycémique.

Les chercheurs ont également mené des méta-analyses spécifiques à la cohorte pour examiner l’association entre la fonction microbienne au niveau communautaire, comme les enzymes et les voies biochimiques, et le diabète de type 2.

De plus, des analyses sensibles ont été réalisées pour garantir que les signatures microbiennes identifiées associées au diabète de type 2 n’étaient pas en partie dues à des comorbidités.

L'étude a identifié 19 espèces phylogénétiquement distinctes dans la dysbiose chez les patients atteints de diabète de type 2. Le microbiome intestinal des patients atteints de diabète de type 2 a montré une abondance plus élevée de Clostridium bolteae et une abondance plus faible de Butyrivibrio crossotus.

De plus, les changements fonctionnels survenant au niveau de la communauté microbienne en raison de cette dysbiose ont été liés à des troubles du métabolisme du glucose et à la pathologie du diabète de type 2.

D’autres voies associées au diabète de type 2 qui étaient associées à des changements fonctionnels au niveau de la communauté microbienne comprenaient une diminution de la fermentation du butyrate et une augmentation de la synthèse des composants structurels immunogènes bactériens.

Lorsque les analyses ont été résolues pour des souches bactériennes spécifiques, l’étude a également révélé que les associations entre la pathologie du diabète de type 2 et le microbiome intestinal présentaient une hétérogénéité au sein des espèces.

Les fonctions spécifiques à la souche telles que le transfert horizontal de gènes, la biosynthèse des acides aminés à chaîne ramifiée et celles liées à l’inflammation et au stress oxydatif ont contribué de manière significative à cette hétérogénéité.

Les variations du risque de diabète de type 2 parmi les individus étaient également associées à la diversité intra-espèce pour 27 espèces de microbiote intestinal, dont Eubacterium rectale, qui ont montré une spécificité de souche au niveau de la population.

Dans l’ensemble, l’étude a montré que la dysbiose du microbiome intestinal joue un rôle fonctionnel dans la pathogenèse du diabète de type 2, avec une implication directe dans des mécanismes tels que le métabolisme du glucose et la fermentation du butyrate.

De plus, les résultats ont montré que les fonctions spécifiques à la souche sont associées de manière hétérogène à la pathologie du diabète de type 2, fournissant de nouvelles perspectives sur les mécanismes par lesquels le microbiome intestinal est associé au diabète de type 2.