Archaea methanogènes autochtones du microbiote intestinal de la personne âgée : Etude in vitro de leurs fonctions métaboliques dans l'écosystème colique

Native methanogenic archaea of the intestinal microbiota in the elderly : In vitro study of their metabolic functions in the colonic ecosystem

• Auteur / Autrice : Nadia Gaci
• Direction : Monique Alric
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
• Date : Soutenance le 18/01/2016
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Microorganismes : Génome et environnement
• Jury : Président / Présidente : Monique Alric
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Lacroix, Emmanuelle Maguin, Jean-François Brugere, Pascal Vandekerckove, Bernard Ollivier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthanogènes

Vieillissement

Méthanogènes

Flore intestinale

Mots clés libres

Biologie

Microbiote intestinal

Archées méthanogènes

Microbiota

Biology

Methanogenic archeas

Résumé

Le microbiote intestinal humain, bien que considéré comme stable, subit des modifications avec le vieillissement dues à divers paramètres comme le ralentissement du transit, la diminution des sécrétions, ou une mastication moins efficace. Parmi ces modifications est observée une augmentation de la proportion d’archées méthanogènes. Ces dernières, dont le rôle reste méconnu, présentent une faible diversité reconsidérée ces dernières années. Dans cette thèse, nous avons d’une part réévalué la diversité des méthanogènes du tractus gastro-intestinal (TGI) humain et d’autre part reconsidéré leurs capacités métaboliques au sein du microbiote intestinal humain. Dans une première partie, des outils ont été élaborés et évalués afin d’étudier le rôle et l’impact des archées dans le TGI : ainsi, une étude de la présence des archées méthanogènes et de l’évolution du microbiote fécal du rat a été réalisée sur différentes classes d’âge soumises à des conditions nutritionnelles et environnementales contrôlées. Le système in vitro « ECSIM » a également été utilisé, pour étudier le rôle du temps de transit (caractérisé le plus souvent comme lent chez les personnes âgées) et l’impact de l’apport et/ou de l’inhibition de l’archée méthanogène majoritaire Methanobrevibacter smithii, validant ainsi un modèle d’étude de ces archées méthanogènes. Dans une deuxième partie, le métabolisme de composés méthylés par des archées méthanogènes intestinales humaines a été étudié. Notamment, grâce à des enrichissements culturaux, des données génomiques de différents membres de Methanomassiliicoccales ont pu être obtenues, et des tests réalisés prouvant une méthanogenèse méthylotrophe H2-dépendante. Ces enrichissements ont également permis l’isolement de la première représentante des Methanomassiliicoccales du clade digestif, Methanomethylophilus alvus gen. nov., sp. nov.. Ces résultats procurent de nouveaux modèles d’étude et une réévaluation du rôle fonctionnel des archées méthanogènes dans le TGI humain. Enfin, ils procurent des arguments à l’utilisation d’archées comme probiotiques (« archaebiotics ») pour la prévention de la triméthylaminurie et des maladies cardiovasculaires.

Human microbiota although considered to be highly stable undergoes a number of changes with the progression of age due to changes in various parameters such as the slowing of the transit, reduction of secretions or a less efficient chewing. During these transformations an increase in the proportion of methanogenic archaea has been observed in the gut. In earlier years, the diversity of methanogenic archaea have been underestimated. In this study, an attempt has been made to reassess the diversity of methanogens in the gastrointestinal tract (GIT) of humans which partly reconsiders their metabolic capacity within the human intestinal microbiota. Also tools have been developed and evaluated in or- der to study the role and impact of archaea in the GIT : for example, a study showing the presence of methanogenic archaea and evolution of the fecal microbiota was made on rats of different age groups and subjected to controlled nutritional and environmental conditions. An in vitro system "ECSIM" was also used to study the impact of increased transit time (usually in the elderly population) and also the impact of archaea primarily of Methanobrevibacter smithii in modulating the gut microbiota, thus vali- dating a model to study these methanogenic archaea. In the second part of the study, metabolism of methylated compounds by intestinal methanogens has been studied. Availability and detailed analysis of genomic data of the different methanogens belonging to the Methanomassiliicoccales order gave an evidence of methylotrophic mode of methanogenesis that is H 2 -dependent. These informations have also enabled the isolation of the first representative of the digestive Methanomassiliicoccales clade, Metha- nomethylophilus alvus gen. nov., sp.. The results obtained during this study will provide new models of study and further reassessment of the functional role of methanogenic archaea in human GIT. Further, they provide an argument for the use of archaea as probiotics ("archaebiotics") for the prevention of cardiovascular disease and trimethylaminuria.