Physiologie intégrative des interactions hôte-microbes

Introduction au microbiote intestinal par François Leulier (en français)

Présentation des projets de recherche vulgarisés de l'équipe (en français)

Contexte

Dans le règne animal, la croissance juvénile a lieu au cours du stade post-natal précédant la maturation sexuelle. Cette période regroupe les changements physiologiques les plus profonds de la vie d'un organisme. Ces changements sont régis par l’interaction complexe entre le génotype de l’animal et son environnement nutritionnel. Chez l'homme, 155 millions d'enfants sont aujourd'hui en proie à une sous-nutrition chronique dans le monde, une condition définie comme un apport réduit et prolongé en nutriments clés (tels que les protéines). Elle entraîne un retard de croissance sévère (c'est-à-dire une croissance linéaire ralentie) et à long terme des déficits neurologiques, immunologiques, métaboliques et reproductifs.
Des études récentes, y compris les nôtres, établissent que les communautés microbiennes colonisant les surfaces du corps (c'est-à-dire les microbiotes), en particulier les activités et les constituants du microbiote intestinal, peuvent modifier la trajectoire de croissance d’un animal. En fait, les enfants souffrant de malnutrition sont porteurs d'un microbiote intestinal «immature». Or cette « immaturité » ne peut être remédiée par des stratégies classiques de ré-nutrition. De plus, à l’aide de divers modèles animaux, il a été montré que des souches sélectionnées de membres du microbiote intestinal peuvent amortir l'impact délétère de la dénutrition sur la dynamique de croissance des juvéniles.
Malgré nos progrès récents, les mécanismes moléculaires, cellulaire et de communications inter-organes derrière un tel bénéfice de l'hôte médié par le microbiote intestinal restent mal connus. Cela est dû en partie au fait que le microbiote intestinal est un écosystème complexe comprenant jusqu'à des centaines d'espèces microbiennes chez les mammifères, principalement des bactéries. Elles construisent des réseaux nutritionnels, métaboliques et des signalisations multiplexes de haut niveau entre elles et avec leur hôte de telle sorte que ces interactions influencent directement la physiologie de l'hôte.

Notre recherche

Dans ce contexte, nous visons à déchiffrer comment les bactéries commensales façonnent la réponse des juvéniles à leur environnement nutritionnel et comment les juvéniles dans un tel environnement nutritionnel influencent l'écologie et la physiologie de leurs partenaires bactériens. Par conséquent, nous étudions l'écologie et la physiologie microbiennes ainsi que le développement et la physiologie des animaux.

Pour sonder les mécanismes en jeu de manière impartiale, nous utilisons la gnotobiologie (élevage d'animaux dans des environnements microbiens strictement contrôlés) couplée à la génétique, la génomique fonctionnelle, l'imagerie et les approches biochimiques chez les bactéries (en utilisant principalement les bactéries commensales modèles : Lactiplantibacillus plantarum et Acetobacter spp.) et chez la drosophile (Drosophila melanogaster).
Nous utilisons également des interventions microbiennes (en utilisant Lactiplantibacillus plantarum) sur des souris conventionnelles (Mus musculus) pour étudier l'influence de l’environnement microbien sur le retard de croissance chez les mammifères. De plus, nous capitalisons sur un nouveau modèle de souris gnotobiotiques hébergeant un microbiote minimal composé de 15 souches bactériennes représentant les familles bactériennes les plus dominantes retrouvées chez des souris de laboratoire conventionnelles. A l’aide de ce modèle nous étudions comment un microbiote contrôlé influence le développement et la physiologie de son hôte lors de la croissance en condition nutritionnelle sub-optimale et nous étudions comment l'état nutritionnel influence la dynamique écologique des membres de ce microbiote.

Enfin, nous développons des collaborations avec des industriels afin de transférer nos résultats de recherche fondamentale en applications concrêtes visant à améliorer la santé et le bien-être des animaux et des humains.