La génétique de l’hôte influe sur les écosystèmes microbiens par l’intermédiaire du système immunitaire de l’hôte

¹ Centre d’Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris UMRS1135), Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, INSERM, Paris, France
² Département d’Immunologie, AP-HP, Groupement Hospitalier Pitié - Salpêtrière, Paris, France

Auteur correspondant : guy.gorochov@inserm.fr

Reçu : 18 Mars 2017

Résumé

L’évolution génétique des organismes multicellulaires a eu lieu en réponse aux agressions de l’environnement, notamment la compétition pour les nutriments, les changements climatiques, les facteurs de stress physiques et chimiques et les pathogènes. Mais l’adaptation d’un organisme dépend d’une part de l’efficacité de ses défenses, mais aussi de sa capacité`a tirer avantage de symbioses. En effet les microbes n’engendrent pas seulement des pathogénies, mais permettent aussi l’assimilation efficace de nutriments à partir de régimes non biodégradables par l’hôte lui-même. De plus les microbes jouent un rôle important dans le développement de l’immunité de l’hôte. Nous allons passer en revue ici les associations entre certains gènes spécifiques de l’hôte et la variabilité de composition des microbiotes en les comparant avec les interactions entre microbes et système immunitaire de l’hôte. Les études récentes d’associations pangénomiques révèlent que la symbiose entre hôte et microbiotes est le résultat pointu d’une co-évolution génétique. Par ailleurs un sous-groupe de microbes isolé des microbiotes murin et humain a été identifié pour son interaction avec les immunités humorale et cellulaire. De manière remarquable, les microbes qui réagissent à la fois avec la génétique de l’hôte et avec son immunité sont apparentés sur le plan taxinomique. Les plus performants de ces genres bactériens sur ces deux aspects sont Bifidobacterium, Lactobacillus et Akkermansia. Nous en concluons que les thérapies futures visant les microbiotes dans le cadre de maladies inflammatoires chroniques doivent considérer simultanément les caractéristiques immunes et génétiques de l’hôte liées à l’homéostasie des microbiotes.

Abstract

Genetic evolution of multicellular organisms occurred as a response to environmental challenges, in particular competition for nutrients, climatic change, physical and chemical stressors and pathogens. However organism fitness depends on both the efficiency of its defences and its capacities for benefiting from its symbiotic organisms. Indeed microbes not only engender pathogenies, but enable efficient uptake of host non-self biodegradable nutriments. Furthermore, microbes play an important role in the development of host immunity. We shall review here the associations between some specific genes of the host, microbiota and the immune system. Recent genome-wide association studies disclose that symbiosis between host and microbiota results from a stringent genetic co-evolution. On the other hand, a microbe subset isolated from murine and human microbiotes has been identified on the basis of its interaction with both the host genetics and immunity. Remarkably, microbes which have two such connections are taxonomically related. The best performing bacterial genuses in these two perspectives are Bifidobacterium, Lactobacillus and Akkermansia. We conclude that future therapies targeting microbiota within the framework of chronic inflammatory diseases must consider together host immune and genetic characters associated with microbiota homeostasis.