Long-term dietary intake influences the structure and activity of the trillions of microorganisms residing in the human gut, but it remains unclear how rapidly and reproducibly the human gut microbiome responds to short-term macronutrient change. Here we show that the short-term consumption of diets composed entirely of animal or plant products alters microbial community structure and overwhelms inter-individual differences in microbial gene expression. The animal-based diet increased the abundance of bile-tolerant microorganisms (Alistipes, Bilophila and Bacteroides) and decreased the levels of Firmicutes that metabolize dietary plant polysaccharides (Roseburia, Eubacterium rectale and Ruminococcus bromii). Microbial activity mirrored differences between herbivorous and carnivorous mammals, reflecting trade-offs between carbohydrate and protein fermentation. Foodborne microbes from both diets transiently colonized the gut, including bacteria, fungi and even viruses. Finally, increases in the abundance and activity of Bilophila wadsworthia on the animal-based diet support a link between dietary fat, bile acids and the outgrowth of microorganisms capable of triggering inflammatory bowel disease. In concert, these results demonstrate that the gut microbiome can rapidly respond to altered diet, potentially facilitating the diversity of human dietary lifestyles.
Titre de l'article
Un régime alimentaire rapide et reproductible modifie le microbiome humain.
Un régime alimentaire rapide et reproductible modifie le microbiome humain.
Introduction à l'article
Le régime alimentaire a une influence sur la diversité microbienne résidente dans l’intestin humain. Cependant, le changement du régime alimentaire modifie la structure de cette communauté microbienne à long terme et que ce microbiote intestinal s’adapte en fonction du régime alimentaire. Deux régimes alimentaires ont été étudiés dans cet article : un régime alimentaire entièrement composé de produits d’origine animale (viande, œufs et fromage) et végétale (céréales, légumineuses, fruits et légumes). 4 phyla bactériens sont abondants dans le tube digestif humain : à savoir les_ Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria_ et Proteobacteria. Cette diversité microbienne assure de nombreuses fonctions physiologiques et métaboliques dans le tractus gastro-intestinal. Cette communauté microbienne ainsi que les gènes exprimés ou inhibés sont regroupés sous le terme de « microbiome ». Cette étude vise à montrer que le microbiote intestinal s’adapte rapidement à un régime alimentaire à court terme.
Le régime alimentaire a une influence sur la diversité microbienne résidente dans l’intestin humain. Cependant, le changement du régime alimentaire modifie la structure de cette communauté microbienne à long terme et que ce microbiote intestinal s’adapte en fonction du régime alimentaire. Deux régimes alimentaires ont été étudiés dans cet article : un régime alimentaire entièrement composé de produits d’origine animale (viande, œufs et fromage) et végétale (céréales, légumineuses, fruits et légumes). 4 phyla bactériens sont abondants dans le tube digestif humain : à savoir les_ Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria_ et Proteobacteria. Cette diversité microbienne assure de nombreuses fonctions physiologiques et métaboliques dans le tractus gastro-intestinal. Cette communauté microbienne ainsi que les gènes exprimés ou inhibés sont regroupés sous le terme de « microbiome ». Cette étude vise à montrer que le microbiote intestinal s’adapte rapidement à un régime alimentaire à court terme.
Expériences de l'article
Cette étude portait sur un suivi (de 5 jours) de 10 personnes (6 hommes et 4 femmes) ayant adopté soit le régime alimentaire à base de produits d’origine animale ou le régime végétalien. Pour chaque régime alimentaire, les échantillons fécaux de chaque individu ont été recueillis chaque jour. Des dispositifs stériles ont été utilisés pour recueillir les échantillons fécaux pour le séquençage et pour les analyses métaboliques. L' ADNr 16S codant l'ARNr 16S a permis d’identifier les espèces bactériennes présentes dans le tube digestif. Une étude meta-transcriptomique (RNAseq) a été réalisée pour quantifier l’expression des gènes. En suite l’analyse fonctionnelle de gènes exprimés pour chaque régime alimentaire adopté (animale ou végétale) a été réalisée en utilisant la base de données KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) et confirmée par qRT-PCR.
D’ autres expériences ont été réalisées pour quantifier la concentration de l’acide biliaire présent dans les échantillons fécaux.
Cette étude portait sur un suivi (de 5 jours) de 10 personnes (6 hommes et 4 femmes) ayant adopté soit le régime alimentaire à base de produits d’origine animale ou le régime végétalien. Pour chaque régime alimentaire, les échantillons fécaux de chaque individu ont été recueillis chaque jour. Des dispositifs stériles ont été utilisés pour recueillir les échantillons fécaux pour le séquençage et pour les analyses métaboliques. L' ADNr 16S codant l'ARNr 16S a permis d’identifier les espèces bactériennes présentes dans le tube digestif. Une étude meta-transcriptomique (RNAseq) a été réalisée pour quantifier l’expression des gènes. En suite l’analyse fonctionnelle de gènes exprimés pour chaque régime alimentaire adopté (animale ou végétale) a été réalisée en utilisant la base de données KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) et confirmée par qRT-PCR.
D’ autres expériences ont été réalisées pour quantifier la concentration de l’acide biliaire présent dans les échantillons fécaux.
Résultats de l'article
L' adoption d’un régime alimentaire modifie l’apport énergétique des macronutriments dans l’organisme. Les résultats montrent que la diversité-β a augmenté significativement pour le régime alimentaire d'origine animale (q <0,05) contrairement au régime végétalien. Ces résultats montrent que le régime alimentaire d’origine animale a un fort impact sur le microbiote intestinal. L’analyse taxinomique et fonctionnelle a montré que les espèces résistantes à l’acide biliaire comme Bilophila wadsworthia, Alistipes Putredinis et Bacteroides sp sont abondantes pour le régime alimentaire d’origine animale contrairement aux espèces impliquées dans le métabolisme des polysaccharides des végétaux. Cependant, pour le régime végétalien, les espèces qui assurent le métabolisme de ces polysaccharides sont plus abondantes (Roseburia, Eubacterium rectale _et _Ruminococcus bromii). Il existe également une différence d’expression des gènes entre le régime végétalien et le régime alimentaire d’origine animale.
L' adoption d’un régime alimentaire modifie l’apport énergétique des macronutriments dans l’organisme. Les résultats montrent que la diversité-β a augmenté significativement pour le régime alimentaire d'origine animale (q <0,05) contrairement au régime végétalien. Ces résultats montrent que le régime alimentaire d’origine animale a un fort impact sur le microbiote intestinal. L’analyse taxinomique et fonctionnelle a montré que les espèces résistantes à l’acide biliaire comme Bilophila wadsworthia, Alistipes Putredinis et Bacteroides sp sont abondantes pour le régime alimentaire d’origine animale contrairement aux espèces impliquées dans le métabolisme des polysaccharides des végétaux. Cependant, pour le régime végétalien, les espèces qui assurent le métabolisme de ces polysaccharides sont plus abondantes (Roseburia, Eubacterium rectale _et _Ruminococcus bromii). Il existe également une différence d’expression des gènes entre le régime végétalien et le régime alimentaire d’origine animale.
Rigueur de l'article
Le protocole expérimental utilisé dans cette étude a permis de répondre aux questions posées par les auteurs. La significativité statistique appliquée dans chaque expérience réalisée confirme la rigueur de cette étude et la qualité de l’article. Cependant, l’échantillon (10 personnes) n’est pas vraiment représentatif. En effet, il serait intéressant d’augmenter la taille de la population d’étude ainsi que la durée et le suivi des personnes ayant participé à l’étude.
Le protocole expérimental utilisé dans cette étude a permis de répondre aux questions posées par les auteurs. La significativité statistique appliquée dans chaque expérience réalisée confirme la rigueur de cette étude et la qualité de l’article. Cependant, l’échantillon (10 personnes) n’est pas vraiment représentatif. En effet, il serait intéressant d’augmenter la taille de la population d’étude ainsi que la durée et le suivi des personnes ayant participé à l’étude.
Ce que cet article apporte au débat
Les résultats obtenus dans cette étude montrent que le microbiote intestinal s’adapte rapidement à un nouveau régime alimentaireThe Health Advantage of a Vegan Diet: Exploring the Gut Microbiota Connection. Selon le régime alimentaire adopté, végétalien ou à base de produits d'origine animale, les espèces bactériennes abondantes dans le tube digestif sont différentes. Cette adaptation se fait par l’expression des gènes assurant des fonctions importantes dans la physiologie du tube digestif.
Les résultats obtenus dans cette étude montrent que le microbiote intestinal s’adapte rapidement à un nouveau régime alimentaireThe Health Advantage of a Vegan Diet: Exploring the Gut Microbiota Connection. Selon le régime alimentaire adopté, végétalien ou à base de produits d'origine animale, les espèces bactériennes abondantes dans le tube digestif sont différentes. Cette adaptation se fait par l’expression des gènes assurant des fonctions importantes dans la physiologie du tube digestif.
Remarques sur l'article
Par rapport à l’analyse RNAseq réalisée pour quantifier les gènes exprimés pour chaque régime alimentaire, il serait également intéressant de faire une analyse différentielle pour voir les gènes différentiellement exprimés avant et après l’adoption du nouveau régime alimentaire. Cette étude supplémentaire permettrait de quantifier la différence entre le microbiome (avant et après adoption du nouveau régime).
Par rapport à l’analyse RNAseq réalisée pour quantifier les gènes exprimés pour chaque régime alimentaire, il serait également intéressant de faire une analyse différentielle pour voir les gènes différentiellement exprimés avant et après l’adoption du nouveau régime alimentaire. Cette étude supplémentaire permettrait de quantifier la différence entre le microbiome (avant et après adoption du nouveau régime).
Figure
Dix personnes ont été suivies pour deux régimes alimentaires distincts : régime alimentaire à base de produits d'origine animale et un régime végétalien.
( A ) Augmentation de l'apport énergétique des fibres pour le régime végétalien.
( B ) Augmentation de l'apport en graisse pour le régime alimentaire à base de produits d'origine animale.
( C ) L' apport en protéines a augmenté pour le régime alimentaire à base de produits d'origine animale contrairement au régime végétalien .
( D ) la diversité α n'a pas changé de façon significative pour les deux régimes alimentaire. ( E ) Différence de la diversité β dans chaque régime alimentaire.
Le régime alimentaire à court terme modifie le microbiote intestinal
Dix personnes ont été suivies pour deux régimes alimentaires distincts : régime alimentaire à base de produits d'origine animale et un régime végétalien.
( A ) Augmentation de l'apport énergétique des fibres pour le régime végétalien.
( B ) Augmentation de l'apport en graisse pour le régime alimentaire à base de produits d'origine animale.
( C ) L' apport en protéines a augmenté pour le régime alimentaire à base de produits d'origine animale contrairement au régime végétalien .
( D ) la diversité α n'a pas changé de façon significative pour les deux régimes alimentaire. ( E ) Différence de la diversité β dans chaque régime alimentaire.
Le régime alimentaire à court terme modifie le microbiote intestinal
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