Un champignon prend ses aises
Les souches d'Aspergillus fumigatus qui infectent les humains ont un métabolisme considérablement modifié par rapport aux autres souches présentes dans l'environnement. Parallèlement, l'infection par ce champignon entraîne une modification apparente du microbiome pulmonaire humain. Les chercheurs de l'Institut Leibniz pour la recherche sur les produits naturels et la biologie des infections (Leibniz-HKI) sont parvenus à cette conclusion après avoir utilisé des modèles d'apprentissage automatique pour analyser les données génomiques d'environ 250 souches fongiques et les données du microbiome pulmonaire de 40 patients.
Les spores d'Aspergillus fumigatus peuvent être inhalées et coloniser les poumons humains. Les outils bioinformatiques peuvent analyser l'information génétique du champignon et ainsi aider à comprendre comment le champignon façonne le microbiome pulmonaire à son propre avantage.
Farida Tey & Mohammad Mirhakkak/Leibniz-HKI
Le champignon Aspergillus fumigatus est largement répandu dans l'environnement, où il remplit d'importantes fonctions écologiques. En même temps, c'est un pathogène opportuniste pour l'homme. Cela signifie qu'il peut infecter des personnes dont le système immunitaire est affaibli et provoquer des maladies mortelles comme l'aspergillose. Le traitement est difficile en raison du nombre limité de médicaments disponibles pour les infections fongiques.
Cependant, comme l'ont découvert les chercheurs du Leibniz-HKI, les souches fongiques présentes dans l'environnement et les souches cliniques provenant d'échantillons de patients diffèrent considérablement. Dans une étude précédente, l'équipe avait déjà constaté que les informations génétiques d'environ 250 souches d'Aspergillus fumigatus d'origines différentes ne correspondaient qu'à environ 70 %. À titre de comparaison, l'information génétique des humains et des porcs est identique à environ 95 %.
"Dans l'étude actuelle, nous nous sommes concentrés sur l'impact de ces différences génomiques sur le métabolisme fongique en présence d'un microbiome pulmonaire complexe", explique le responsable de l'étude, Gianni Panagiotou. Il dirige le département de dynamique du microbiome au Leibniz-HKI et est professeur à l'université Friedrich Schiller d'Iéna, en Allemagne. "Comprendre ce qui peut favoriser la croissance fongique, et donc la survie, d'A. fumigatus dans différents habitats pourrait faire progresser le développement de stratégies prophylactiques ou thérapeutiques visant à contrôler les niveaux de pathogènes fongiques."
L'équipe de recherche a développé des modèles informatiques qui prédisent les réactions métaboliques et les produits pour les 250 souches différentes, sur la base des données génomiques et des connaissances actuelles sur les voies métaboliques. "Ce faisant, nous avons constaté que les souches cliniques diffèrent considérablement des souches environnementales, en particulier dans le domaine de la synthèse des acides aminés", explique Mohammad Mirhakkak, l'un des deux auteurs principaux.
Mirhakkak et son coauteur Xiuqiang Chen ont ensuite utilisé le modèle qu'ils ont développé pour étudier des échantillons provenant de 40 patients atteints de mucoviscidose avant et après une infection confirmée par Aspergillus fumigatus. En utilisant les données du métagénome des échantillons, ils ont pu déchiffrer la composition du microbiome pulmonaire avant et après l'infection. En d'autres termes, ils ont déterminé les micro-organismes qui vivent dans les poumons de chaque patient. "Nous avons utilisé ces données pour alimenter notre modèle et avons découvert qu'Aspergillus fumigatus semble façonner le microbiome pulmonaire à son avantage", explique Chen. Même lorsque les chercheurs ont simulé ce que l'on appelle des knock-out - des souches de champignons qui ne sont pas viables par elles-mêmes parce que certaines voies métaboliques ont été désactivées - elles ont survécu grâce à l'aide du microbiome pulmonaire. Du moins dans la simulation informatique, d'autres micro-organismes ont alors pris en charge la production de métabolites vitaux.
"Nos résultats montrent que lors du développement de nouveaux médicaments, nous devons garder à l'esprit, d'une part, l'énorme variabilité du métabolisme d'Aspergillus fumigatus et, d'autre part, que nous devons également garder à l'esprit l'ensemble du microbiome", a déclaré M. Panagiotou.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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