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Comment les bactéries forment des communautés sur la langue humaine – Actualite-sante

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En utilisant une technique d'imagerie fluorescente récemment développée, des chercheurs américains ont développé des cartes à haute résolution des communautés microbiennes sur la langue humaine. Les images, présentées le 24 mars dans la revue Cell Reports révèlent que les biofilms microbiens à la surface de la langue ont une organisation spatiale complexe et hautement structurée.

"D'après une analyse détaillée de la structure, nous pouvons faire des inférences sur les principes de la croissance et de l'organisation de la communauté », a déclaré l'auteur principal Gary Borisy, du Forsyth Institute et de la Harvard School of Dental Medicine. "Les bactéries sur la langue sont bien plus qu'un simple tas aléatoire. Elles ressemblent plus à un organe de notre corps."

Le microbiome oral humain est un écosystème complexe. L'organisation spatiale des communautés microbiennes dans la bouche est affectée par divers facteurs, notamment la température, l'humidité, le flux salivaire, le pH, l'oxygène et la fréquence des perturbations telles que l'abrasion ou l'hygiène buccale. De plus, les microbes influencent leurs voisins en agissant comme des sources et des puits de métabolites, de nutriments et de molécules inhibitrices telles que le peroxyde d'hydrogène et les peptides antimicrobiens. En occupant l'espace, les microbes peuvent s'exclure physiquement les uns des autres des habitats souhaitables, mais leurs surfaces présentent également des sites de liaison auxquels d'autres microbes peuvent adhérer.

Pourtant, la structuration spatiale a reçu relativement peu d'attention dans le domaine de l'écologie microbienne. "Nous pensons qu'apprendre qui est à côté de qui nous aidera à comprendre le fonctionnement de ces communautés", explique la co-auteure Jessica Mark Welch (@JMarkWelch), écologiste microbienne au Laboratoire de biologie marine de Woods Hole, Massachusetts. "La langue est particulièrement importante car elle abrite un grand réservoir de microbes et est un point de référence traditionnel en médecine. 'Tirer la langue' est l'une des premières choses qu'un médecin dit."

Dans la nouvelle étude, les chercheurs a utilisé une technique appelée étiquetage combinatoire et imagerie spectrale – hybridation in situ par fluorescence (CLASI-FISH), récemment mise au point au laboratoire Borisy. Cette stratégie consiste à étiqueter un type donné de micro-organisme avec plusieurs fluorophores, augmentant considérablement le nombre de différents types de microbes qui peuvent être simultanément identifiés et localisés dans un seul champ de vision.

"Notre étude est nouvelle car personne auparavant n'a été capable de regarder le biofilm sur la langue d'une manière qui distingue toutes les différentes bactéries, afin que nous puissions voir comment elles s'organisent », explique Borisy. "La plupart des travaux précédents sur les communautés bactériennes ont utilisé des approches basées sur le séquençage de l'ADN, mais pour obtenir la séquence d'ADN, vous devez d'abord broyer l'échantillon et extraire l'ADN, ce qui détruit toute la belle structure spatiale qui était là. Imagerie avec notre La technique CLASI-FISH nous permet de préserver la structure spatiale et d'identifier les bactéries en même temps. "

Premièrement, les chercheurs ont utilisé des données de séquence analysées pour identifier les principaux taxons bactériens contenus dans de petits échantillons grattés de la langue de 21 participants en bonne santé. Guidée par l'analyse des séquences, l'approche d'imagerie a ciblé les principaux genres et les espèces sélectionnées pour obtenir une vue complète de la structure du microbiome. Les chercheurs ont identifié 17 genres bactériens abondants sur la langue et présents chez plus de 80% des individus. Les échantillons étaient constitués de bactéries libres, de bactéries liées à l'hôte de cellules épithéliales et de bactéries organisées en consortiums – des biofilms multicouches structurellement complexes.

Les consortiums présentaient un patchwork dans la structure de la communauté, consistant en domaines localisés spatialement dominés par un seul taxon . Bien qu'ils varient en forme, ils mesurent généralement des dizaines à des centaines de microns de long et ont un noyau de cellules épithéliales et un périmètre bien défini. Les langues de tous les sujets avaient des consortiums composés de trois genres: Actinomyces Rothia et Streptococcus . Actinomyces est fréquemment apparu près du noyau, tandis que Rothia a souvent été observé en grandes parcelles vers l'extérieur du consortium. Streptococcus a été observé formant une fine croûte à l'extérieur des consortiums et a également formé des veines ou des plaques à l'intérieur.

"Collectivement, nos résultats d'imagerie au niveau des espèces confirment et approfondissent notre compréhension de la spécificité de l'habitat des acteurs clés et montrent la valeur de l'étude des microbiomes à haute résolution d'imagerie et d'identification », dit Mark Welch.

Ensemble, les résultats suggèrent un modèle pour la façon dont les communautés microbiennes structurées hébergées sur nos langues sont générées. Tout d'abord, les cellules bactériennes se fixent à l'épithélium de la surface de la langue individuellement ou en petits groupes. Pendant la croissance démographique, différents taxons se poussent les uns sur les autres et prolifèrent plus rapidement dans des micro-environnements qui répondent à leurs besoins physiologiques. Cette croissance différentielle se traduit par l'organisation en mosaïque de patchs observée dans les structures plus grandes et plus matures.

Les images ont également révélé que certains taxons capables de réduire les nitrates – Actinomyces, Neisseria, Rothia et Veillonella – sont en évidence dans les consortiums linguistiques. Cela soulève la possibilité que de petites bosses à la surface de la langue humaine soient structurées pour encourager la croissance des bactéries qui convertissent le nitrate salivaire en nitrite – une fonction non codée par le génome de l'hôte humain.

Ce travail a été soutenu par le National Institutes of Health.

Source de l'article:

Matériel fourni par Cell Press . Remarque: Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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