Le caca n'est rien de moins qu'un miracle scientifique. Il aide les chercheurs à comprendre le régime alimentaire des dinosaures, à retracer la propagation d'une maladie ancienne et à reconnaître l'infection parasitaire. Les matières fécales humaines fraîches fournissent également une fenêtre directe sur nos intestins et les milliards de créatures microscopiques qui les aident à digérer notre nourriture, à nous protéger des maladies et même à influencer notre humeur.
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C’est cette idée qui a motivé Rob Knight, l’un des pères fondateurs de la recherche sur le microbiome intestinal, à lancer le projet américain Gut en 2012. Knight a utilisé la plate-forme de financement participatif FundRazr pour convaincre plus de 9 000 bénévoles de donner de l’argent, puis d’envoyer des échantillons de leur merde à travers le courrier. Une équipe de chercheurs a examiné l'ADN bactérien de ces échantillons afin de créer le premier recensement des quelque 40 000 milliards de bactéries qui résident chez nous.
Ce qu'il a appris était révélateur. Mais peu importe à quel point ce caca était informatif, éclairant et carrément cool, il manquait encore quelque chose: quelle est l'origine de ces milliers de milliards de bactéries? Il s’avère que la plupart du temps, nous les mettons volontairement dans notre bouche environ trois fois par jour. «Vous obtenez un apport constant de microbes de votre environnement, des microbes que vous mangez dans les aliments», a déclaré Knight, directeur du Center for Microbiome Innovation de l'Université de Californie à San Diego.
L’un des mystères suscité par l’American Gut Project était de savoir pourquoi deux personnes prétendant suivre le même régime alimentaire pouvaient avoir des communautés de microbes intestinaux si différentes. Pour l’étude, les volontaires ont déclaré leur régime alimentaire, la grande majorité ayant suivi un régime omnivore, et moins de 3% s’identifiant comme «végétarienne» ou «végétalienne». Cependant, lorsque les chercheurs ont analysé les chiffres, ils n’ont trouvé aucune corrélation perceptible entre les communautés intestinales et celles dont le régime alimentaire semble semblable.
«Les catégories de diète étaient complètement inutiles et ne correspondaient en rien aux communautés de microbiomes», déclare Knight.
En d'autres termes, les bactéries présentes dans le caca racontaient une histoire diététique différente de celle des personnes qui le fabriquaient. "Vous pouvez être un végétalien qui mange surtout du chou frisé, ou vous pouvez être un végétalien qui mange surtout des frites", explique Knight. «Celles-ci ont des conséquences totalement différentes sur votre microbiome.» Tout le monde peut prétendre être un adepte inconditionnel du régime Paleo, mais les données suggèrent que le microbiome se souvient de toutes ces transgressions de la crème glacée de minuit.
Knight s'est rendu compte qu'il manquait quelque chose de crucial aux résultats du projet américain Gut: une plongée plus profonde dans la nourriture que nous mangeons. Pour combler cette lacune, il faudrait analyser toute la nourriture et en vérifier les corrélations avec les tendances observées. Mais si ramasser de la merde était en quelque sorte simple - chaque personne "soumet un échantillon" de la même manière - la compilation de tous les aliments que les gens mangent serait beaucoup plus ambitieuse.
Chaque fois que vous ingérez, vous changez le paysage intérieur de vous. Parce que la majorité des bactéries présentes dans le microbiome vivent dans les intestins, nous les nourrissons nous-mêmes. La chimie de ce que nous mangeons, que ce soit des frites ou du chou frisé, modifie le paysage chimique de l’intestin, le rendant plus confortable pour les uns et moins hospitalier pour les autres.
Ça devient plus vivant. Parce que les microbes sont partout - sur la table, dans les airs, à la surface du muffin que vous avez laissé sur le comptoir - vous ajoutez également de nouveaux microbes au mélange. Certains se promènent dans votre corps comme des touristes polis. D'autres restent et interagissent avec les habitants. Chaque bouchée a le potentiel de modifier le microbiome et, par conséquent, la santé humaine. Mais les chercheurs doivent encore comprendre comment.
En effet, jusqu’à présent, nous n’avions pas la plate-forme pour nous lancer dans l’énorme effort de collecte et d’analyse d’échantillons d’aliments provenant du monde entier. Grâce au projet américain Gut, Knight et son équipe ne partent pas de zéro. Au départ, les chercheurs prévoient de collecter 1 000 échantillons de chaque brique de la pyramide alimentaire connue, puis ils l'ouvriront au public pour lui permettre de soumettre les aliments qui les intéressent.
Aux côtés de Knight, le projet de microbiome alimentaire est dirigé par les microbiologistes Rachel Dutton, qui utilise le fromage comme système modèle pour comprendre les communautés microbiennes et la fermentation, et Pieter Dorrestein, qui étudie la chimie des interactions biologiques entre microbes, tous deux au Center for Microbiome Innovation. . Ils ont pour objectif de lancer cette initiative participative avant la fin de l'année.
«Nous connaissons le nombre de calories et différents groupes d'aliments, mais le monde entier des molécules et des microbes dans nos aliments est une boîte noire», explique Julia Gauglitz, chercheuse postdoctorale au centre qui dirigera le projet. Comme le dit le vieil adage, «nous sommes ce que nous mangeons», dit-elle. Et pourtant, au niveau microscopique, «nous en savons très peu sur ce que nous consommons».
L'autre «boîte noire» que les chercheurs souhaitent étudier est la composition chimique des aliments. Il s'avère que les informations figurant sur l’étiquette de valeur nutritive sont bien plus nombreuses: avec les techniques conventionnelles, seuls les lipides, les sucres et les vitamines peuvent être mesurés, «mais ce n’est qu’une petite fraction du poids total des aliments», explique Dorrestein. Nous pourrions ignorer de nouveaux antioxydants, des composés anticancéreux ou même des antibiotiques clandestins.
En utilisant des spectromètres de masse, essentiellement des balances sophistiquées suffisamment précises pour peser des molécules individuelles, Dorrestein peut déduire la composition chimique des aliments à un niveau jamais atteint auparavant. Au fur et à mesure que les échantillons de nourriture arriveront, Gauglitz attendra dans le laboratoire. Elle prendra, par exemple, une barre de céréales, extraira tout le matériel génétique des microbes qui le colonisent, puis utilisera le séquençage de l'ADN pour déterminer l'identité des créatures.
Elle passera ensuite un morceau de cette barre granola dans le spectromètre de masse pour démêler chaque molécule dont elle est composée. À la fin, il lui restera une recette de barres de céréales très très détaillée. Ces molécules constituent le paysage où vivent les microbes alimentaires et influenceront probablement leur présence et leurs activités.
J'ai demandé à Gauglitz comment elle va faire la distinction entre la composition chimique des microbes vivant sur la barre granola et les produits chimiques fabriqués par les microbes. «Je changerais un peu votre façon de penser», dit Gauglitz, sa voix devenant philosophique. "Ce qui est intrinsèquement dans la barre granola, ce sont aussi les métabolites microbiens." En d'autres termes, la barre granola, ce sont les microbes.
Tout ce que nous mangeons est le produit cumulatif de la chimie et des microbes du sol où il a été cultivé, de l'usine où il a été transformé et de tout ce que vous avez touché juste avant de le manger. Pourquoi est-ce important? En fin de compte, l’équipe espère que la démystification des schémas microbiens présents dans nos aliments nous aidera à mieux adapter nos régimes alimentaires à l’amélioration de notre santé et à prévenir les maladies.
Knight établit un parallèle historique avec la découverte d'éléments nutritifs essentiels. Au siècle dernier, les chercheurs ont découvert que les aliments transformés de manière industrielle étaient devenus pauvres en nutriments. En ajoutant artificiellement des vitamines et des minéraux, les maladies dues à des carences telles que le rachitisme et le béribéri ont été en grande partie éliminées du monde occidental. De même, comprendre les effets du microbiome sur la santé pourrait nous permettre de réintégrer ces microbes manquants dans nos repas.
«Il est assez probable que notre mode de vie moderne élimine un grand nombre de microbes vivants dont nous avons besoin pour rester en santé», déclare Knight. «Comprendre cela pourrait être aussi important que de comprendre que la vitamine C est nécessaire et de faire en sorte que tout le monde en ait assez.»
L’équipe a déjà sélectionné 1 000 aliments pour son enquête initiale, notamment des aliments de base comme le pain et le fromage. «Nous voulons inclure des ingrédients alimentaires crus, tout type de fruit ou de légume, de la viande, des snacks, des aliments pour bébés», déclare Gauglitz. Mais ils veulent également comparer les communautés microbiennes dans les aliments produits par l'agriculture biologique et conventionnelle, ainsi que pour approfondir l'analyse de produits qui reposent sur la fermentation microbienne, comme le café, le chocolat et les saucisses.
Le projet pourrait également résoudre certains des mystères médicaux soulevés par la recherche précédente sur le microbiome. Par exemple, certains des tests de l'American Gut Project ont examiné chaque échantillon de selles à la recherche de traces d'antibiotiques. Étrangement, parmi les personnes qui avaient détecté des antibiotiques dans leurs échantillons, près de la moitié avaient déclaré ne pas avoir pris d'antibiotiques au cours de la dernière année.
Dorrestein pense que ce sont des antibiotiques d'occasion que nous absorbons dans les aliments que nous mangeons, des additifs ou des résidus d'aliments pour le bétail. Cela est inquiétant, car leur présence pourrait entraîner la propagation de bactéries résistantes aux antibiotiques. En taquinant la chimie de chaque échantillon, l’équipe sera en mesure de déterminer s’il a raison et de comprendre ce que ces médicaments restants pourraient faire subir à nos tripes.
Le pouvoir du microbiome est de plus en plus apprécié, notamment grâce à des initiatives telles que le projet américain Gut et des ouvrages comme I Contain Multitudes d’ Ed Yong. Il existe même un domaine en plein essor consacré au microbiome de l'environnement bâti et à la manière dont nos colocataires microscopiques vivant dans les airs et sur des objets inanimés interagissent avec nous. Les humains ne sont pas uniques à cet égard; Des études sur les microbiomes dans des créatures allant des récifs coralliens aux abeilles montrent que la santé de tout organisme est intimement liée aux microbes qui l’habitent.
En conséquence, les microbes commencent à renverser leur réputation. Ils ne sont plus simplement des menaces dans une culture opposée aux germes. Au cours de la dernière décennie, «les nutritionnistes ont reconnu l’importance de la santé des intestins dans le gros et le petit intestin pour la santé des intestins et de la santé humaine», déclare Helena Pachón, scientifique principale en nutrition à l’Université Emory, qui ne participe pas au projet de microbiome alimentaire.
Pachón souligne que, de nos jours, ces maladies liées aux carences historiques évoquées par Knight ont été dépassées par des troubles du 21ème siècle tels que l'obésité, le diabète et les maladies cardiaques. «Il y a un terme appelé« globésité »», dit Pachón. "Le potentiel que les microbes pourraient avoir à voir avec cela est totalement inexploré, et il se pourrait qu'ils soient très liés."
Chevalier accepte. «Il serait étonnant de trouver un moyen de les éliminer grâce aux aliments, de la même manière que ces maladies chroniques l’ont été il ya un siècle», a-t-il déclaré. Pour ce faire, "nous avons besoin de l’aide de milliers de personnes pour tout concilier".
