Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), 148 millions d’enfants de moins de cinq ans souffrent d’un retard de développement dû à la malnutrition et ne pourront donc probablement jamais atteindre leur plein potentiel de développement. Les raisons de la malnutrition sont un apport alimentaire insuffisant ou une mauvaise utilisation des nutriments tels que les protéines, les vitamines et les minéraux. Cela ralentit la croissance et affaiblit le système immunitaire. Les enfants d’Asie et d’Afrique sont les plus touchés.
Au Zimbabwe, la population souffre depuis des décennies d’une crise politique et économique, avec des conséquences dramatiques sur la santé. Des épidémies de typhoïde, de rougeole et de choléra se déclarent régulièrement. Les enfants sont les plus touchés. Selon l’Unicef, environ deux millions d’enfants zimbabwéens dépendaient de l’aide humanitaire en 2023. "De nombreuses mères avec lesquelles je travaille n’ont accès à l’eau courante que pendant trois heures par jour", raconte Kerina Duri, professeur d’immunologie à l’université du Zimbabwe. "Un cinquième des femmes vivent avec moins d’un dollar américain par jour".
Rôle de la flore intestinale
Duri a constitué il y a cinq ans une cohorte de 1200 couples mère-enfant qu’elle suit depuis lors de manière scientifique. Les mères vivent dans des quartiers très peuplés de la capitale Harare, beaucoup souffrent du sida et leurs enfants sont souvent mal nourris. La professeure s’intéresse surtout à la question de savoir pourquoi les nouveau-nés qui ont été exposés au virus IH par leur mère, mais qui n’ont pas été infectés, présentent malgré tout un risque de mortalité plus élevé. "De nombreux éléments indiquent que la flore intestinale joue un rôle central à cet égard", explique Duri. "Lorsque les mères suivent un traitement antirétroviral contre le sida, la flore intestinale du nourrisson est exposée à ces médicaments pendant l’allaitement. Cela pourrait avoir un impact sur le développement physique, cognitif et social de l’enfant".Au Zimbabwe, la recherche et les connaissances sur la flore intestinale, c’est-à-dire l’ensemble des micro-organismes qui colonisent l’intestin, font encore largement défaut aujourd’hui. Duri se réjouit d’autant plus de la coopération avec le "Basel Research Centre for Child Health" (BRCCH), qui vise à développer des interventions et des traitements médicaux efficaces pour les enfants dans le Sud global. Ce centre a été fondé par l’ETH Zurich en collaboration avec l’Université de Bâle et la Fondation Botnar. Depuis 2020, Duri collabore avec des collègues des universités de Berne et de Bâle ainsi que de l’EPFZ dans le cadre d’un projet financé par le BRCCH. L’objectif : améliorer le diagnostic de l’état de la flore intestinale chez les jeunes enfants.
À propos de la personne
Randall Platt est professeur de génie biologique au département des biosystèmes de l’EPF de Zurich et au département de chimie de l’Université de Bâle.Randall Platt, professeur assistant en génie biologique à l’ETH Zurich, dirige ce projet de cinq ans. En octobre, son groupe de recherche a emménagé dans le nouveau bâtiment du département Biosystèmes à Bâle. La baie vitrée de son bureau lumineux offre une vue sur le nouveau quartier. Le jeune homme de 36 ans explique : "Il nous manque aujourd’hui des méthodes pour mesurer de manière simple et fiable les inflammations, les infections et les problèmes nutritionnels dans l’intestin". Et ce, bien que l’on sache que l’intestin est central pour la santé humaine. Il régule pratiquement tous les organes, y compris le cerveau, et joue un rôle important pour le système immunitaire et le métabolisme.
Pour analyser l’état de santé de l’intestin, on procède aujourd’hui le plus souvent à une coloscopie. Cette méthode est coûteuse et désagréable pour les patients, notamment parce qu’elle nécessite une vidange complète de l’intestin. De plus, elle ne permet que de prendre un instantané et non de suivre l’évolution. C’est pourquoi Platt recherche une alternative élégante. Sa technologie est non invasive, elle ne perturbe pas le fonctionnement normal de l’intestin et permet également d’obtenir des informations sur l’évolution du milieu intestinal. "C’est comme un saut technologique de la photographie au film", dit Platt.
Platt et son équipe utilisent comme "caméra vidéo" de quelques micromètres des bactéries E. coli manipulées au moyen du ciseau génétique Crispr/Cas de manière à ce qu’elles puissent percevoir et enregistrer les changements dans leur environnement biologique. "Les cellules de ces bactéries s’adaptent à leur environnement lorsqu’elles traversent l’intestin. Elles réagissent aux changements de pH, aux nutriments et aux produits chimiques", explique Platt. Cette réaction peut être mesurée. Au niveau génétique, les chercheurs capturent des molécules d’ARN dans des E. coli vivants afin de déterminer les gènes que les bactéries ont exprimés en réaction à l’environnement intestinal pendant le transit intestinal. Les chercheurs enregistrent ainsi l’expression des gènes dans l’intestin sur une sorte de carte mémoire bactérienne. Pour ce faire, ils isolent et séquencent l’ADN bactérien des matières fécales. Grâce à la bio-informatique, les chercheurs déterminent quels gènes étaient actifs pendant le passage dans l’intestin et quel environnement moléculaire et microbiotique la bactérie y a trouvé. Par exemple, si la composition nutritionnelle de l’intestin est suffisante pour un développement sain.
"Nous pouvons suivre en temps réel si la teneur en nutriments d’un régime est suffisante pour un environnement intestinal sain".
Dans une étude qui paraîtra en 2022 dans la revue Science, Platt et son équipe décrivent la fonction de ces vidéobactéries dans un modèle de souris. Au cours de l’expérience, elles sont restées actives dans l’intestin des souris pendant un à sept jours et ont collecté des données. "Nous avons pu montrer qu’avec notre technologie, il est possible de collecter des informations biologiques importantes dans toutes les régions de l’intestin". Un grand avantage par rapport à l’endoscopie. Les chercheurs ont également réussi à suivre l’effet de l’alimentation sur la flore intestinale.
Pour ce faire, ils ont nourri trois groupes de souris avec des aliments différents, l’un riche en nutriments, l’autre riche en graisses ou l’autre riche en amidon. Les vidéobactéries séquencées présentaient une expression génétique caractéristique selon le type d’alimentation. "Nous avons pu suivre pratiquement en temps réel si la teneur en nutriments d’un régime était suffisante pour un environnement intestinal sain".
Une lutte plus ciblée contre les carences
Avec une telle plateforme de diagnostic, les enfants souffrant de malnutrition ou d’autres déficits pourraient à l’avenir être traités de manière individuelle et plus ciblée, espèrent les chercheurs. Pour cela, des connaissances supplémentaires sur les dépendances entre les modifications de la flore intestinale et certaines manifestations de la maladie sont également nécessaires. C’est pourquoi Platt travaille en étroite collaboration avec des collègues internes et externes à l’ETH dans le cadre du projet BRCCH. Parmi eux, Uwe Sauer, professeur de biologie systémique à l’ETH, dont les recherches se concentrent sur le métabolisme microbien et les interactions entre l’hôte et les microbes.Andrew Macpherson, professeur et médecin-chef en gastroentérologie à l’Hôpital de l’Île de Berne, a mis en place sa propre cohorte mère-enfant en Suisse dans le cadre du projet. En collaboration avec Kerina Duri au Zimbabwe, il compare les deux cohortes afin de mieux comprendre comment la flore intestinale se développe chez les jeunes enfants dans des conditions différentes. Dirk Bumann, professeur de biologie infectieuse au Biocentre de l’Université de Bâle, complète l’équipe afin d’étudier le rôle des pathogènes dans la flore intestinale. Ceux-ci sont particulièrement fréquents dans l’eau contaminée ou en cas de manque d’hygiène, peuvent entraîner des infections intestinales et aggraver les effets de la malnutrition.
"Nous voulons créer un centre d’excellence pour la recherche sur la flore intestinale au Zimbabwe".
Dans une prochaine étape, l’équipe de recherche souhaite tester le potentiel diagnostique des vidéobactéries dans le cadre d’études cliniques sur l’homme. Les obstacles réglementaires sont élevés en raison de la technologie Crispr/Cas utilisée, explique Platt, qui estime que les premiers essais cliniques pourraient commencer au cours des cinq prochaines années.
Sa collègue au Zimbabwe, Kerina Duri, espère que la collaboration avec la Suisse se poursuivra même après la fin du projet BRCCH à la fin de l’année. "Notre objectif est de créer un centre d’excellence pour la recherche sur la flore intestinale au Zimbabwe", dit-elle. Un centre dont les mères et les enfants pourraient profiter non seulement au Zimbabwe, mais aussi dans toute l’Afrique. "Mais pour développer les capacités correspondantes, nous sommes tributaires de financements externes et de coopérations, comme celle avec l’EPF de Zurich", explique Duri.
Centre de recherche bâlois pour la santé des enfants
L’année dernière, la Fondation Botnar a soutenu l’Université de Bâle et l’EPFZ avec 50 millions de francs suisses supplémentaires afin de développer le site externe commun Basel Research Centre for Child Health call_made (BRCCH). Six nouvelles chaires axées sur la recherche en santé numérique pédiatrique pourront ainsi être créées. Le BRCCH, qui se consacre à la santé des jeunes, a été créé en 2019. L’Université de Bâle et l’EPFZ collaborent étroitement au sein du Centre avec l’Hôpital pédiatrique universitaire des deux Bâle et l’Institut tropical et de santé publique suisse.Ce texte est paru dans le numéro 24/01 du magazine Globe de l’ETH-----. vertical_align_bottom
