Le rôle crucial des microbes et des oligosaccharides du lait maternel dans le développement du microbiote intestinal du nourrisson

Contexte académique

Le développement du microbiote intestinal du nourrisson est crucial dans les premières étapes de la vie, et l’allaitement maternel est l’un des principaux facteurs influençant ce processus. Le lait maternel fournit non seulement les nutriments essentiels au nourrisson, mais il contient également une variété de microbes et d’oligosaccharides, en particulier les oligosaccharides du lait humain (Human Milk Oligosaccharides, HMOs). Ces composants ont un impact profond sur la formation du microbiote intestinal du nourrisson. Cependant, bien que des études antérieures aient montré que les microbes et les HMOs du lait maternel jouent un rôle important dans le développement du microbiote intestinal, les recherches systématiques sur leur évolution au cours de la période d’allaitement restent limitées. En particulier, les études sur la population néerlandaise sont rares. Par conséquent, cette étude vise à explorer l’influence des microbes et des HMOs du lait maternel sur la composition du microbiote intestinal du nourrisson à 1, 3 et 9 mois après la naissance, afin de combler cette lacune dans la recherche.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée par une équipe de chercheurs de l’Université de Wageningen (Wageningen University & Research), de l’Université de Maastricht (Maastricht University) et de FrieslandCampina, entre autres institutions. L’auteur principal de l’article est Martha F. Endika, et l’auteur correspondant est Hauke Smidt. L’étude a été acceptée le 26 avril 2024 et publiée dans la revue Gut Microbiome sous le titre « Seeding and feeding milestones: the role of human milk microbes and oligosaccharides in the temporal development of infant gut microbiota ».

Méthodologie de l’étude

1. Conception de l’étude et collecte des échantillons

L’étude a inclus 23 paires mère-enfant, avec des échantillons de lait maternel et de selles infantiles collectés à 1, 3 et 9 mois après la naissance. Tous les nourrissons étaient nés à terme par voie vaginale et avaient été exclusivement allaités pendant au moins les trois premiers mois après la naissance. Les critères d’exclusion comprenaient la prématurité (moins de 37 semaines de gestation) et l’utilisation d’antibiotiques au cours du premier mois de vie.

Les échantillons de lait maternel ont été collectés par les mères le matin avant la tétée, soit par expression manuelle, soit à l’aide d’un tire-lait. Les échantillons de selles ont été prélevés dans les couches à l’aide d’une cuillère stérile. Tous les échantillons ont été immédiatement réfrigérés après la collecte et transportés au laboratoire dans les 72 heures pour un traitement ultérieur.

2. Extraction de l’ADN et analyse du microbiote

Les échantillons de lait maternel ont été centrifugés, puis l’ADN a été extrait à l’aide du kit FastDNA Spin Kit for Soil. L’ADN des échantillons de selles a été extrait par la méthode de broyage répété (Repeated Bead Beating Method). Ensuite, la région V4 du gène de l’ARNr 16S a été séquencée sur la plateforme Illumina NovaSeq 6000 pour analyser la composition microbienne.

3. Analyse des HMOs

Les HMOs du lait maternel ont été isolés et purifiés par extraction en phase solide (Solid-Phase Extraction, SPE), puis quantifiés par chromatographie anionique à haute performance avec détection ampérométrique pulsée (High-Performance Anion-Exchange Chromatography-Pulsed Amperometric Detection, HPAEC-PAD) et spectrométrie de masse (Mass Spectrometry, MS). Au total, 18 HMOs ont été analysés, incluant 8 HMOs fucosylés, 4 HMOs neutres non fucosylés et 6 HMOs sialylés.

4. Analyse des données

Les données ont été analysées à l’aide du langage R, en utilisant des méthodes telles que l’analyse en composantes principales (Principal Component Analysis, PCA) et la PERMANOVA pour évaluer les variations du microbiote et leurs relations avec les HMOs. La diversité alpha a été calculée à l’aide de l’indice de Shannon, tandis que la diversité bêta a été évaluée par la distance d’Aitchison.

Résultats principaux

1. Dynamique du microbiote du lait maternel et des selles infantiles

L’étude a révélé que les genres bactériens dominants dans les échantillons de lait maternel étaient Streptococcus, Staphylococcus et Enterobacteriaceae uncl., tandis que ceux des selles infantiles étaient Bifidobacterium, Bacteroides et Enterobacteriaceae uncl. Les variants de séquence d’amplicons (Amplicon Sequence Variants, ASVs) partagés entre le lait maternel et les selles infantiles appartenaient principalement aux genres Bifidobacterium, Streptococcus, Enterobacteriaceae, Veillonella, Bacteroides et Haemophilus.

2. Variations temporelles du microbiote du lait maternel

La composition du microbiote du lait maternel a changé de manière significative au cours de la période d’allaitement. En particulier, à 9 mois, les proportions de Neisseria, Granulicatella, Haemophilus, Actinomyces, Veillonella et Streptococcus ont augmenté de manière notable, ces genres étant généralement associés au microbiote oral du nourrisson.

3. Variations temporelles du microbiote des selles infantiles

La diversité alpha du microbiote des selles infantiles était significativement plus élevée à 9 mois qu’à 1 et 3 mois. À 9 mois, les proportions de Anaerostipes, Blautia et Faecalibacterium ont augmenté, indiquant des changements significatifs dans le microbiote intestinal après l’introduction d’aliments complémentaires.

4. Variations temporelles des HMOs

L’étude a montré que les concentrations de HMOs dans le lait maternel ont changé de manière significative au cours de la période d’allaitement. En particulier, la concentration de 3-fucosyllactose (3-FL) a augmenté à 9 mois, tandis que les concentrations d’autres HMOs sont restées stables ou ont diminué. Par ailleurs, aucune association significative n’a été observée entre les concentrations de HMOs et la composition du microbiote des selles infantiles.

Conclusion et implications

Cette étude, en analysant longitudinalement les variations des microbes et des HMOs du lait maternel à 1, 3 et 9 mois après la naissance, a mis en évidence le rôle crucial des microbes du lait maternel dans le développement du microbiote intestinal du nourrisson. Les résultats montrent que le microbiote du lait maternel change de manière significative au cours de la période d’allaitement, et les ASVs partagés entre le lait maternel et les selles infantiles suggèrent que les microbes du lait maternel pourraient jouer un rôle clé dans la colonisation du microbiote intestinal. Cependant, l’influence des variations de concentration des HMOs sur le microbiote intestinal semble limitée.

La valeur scientifique de cette étude réside dans le fait qu’elle est la première à explorer systématiquement les variations temporelles des microbes et des HMOs du lait maternel dans une population néerlandaise et leur impact sur le microbiote intestinal du nourrisson, comblant ainsi une lacune dans ce domaine de recherche. De plus, les résultats apportent de nouvelles preuves de l’importance de l’allaitement maternel pour la santé du nourrisson et fournissent une base théorique pour le développement futur de préparations pour nourrissons basées sur les composants du lait maternel.

Points forts de l’étude

1. Analyse temporelle : Première analyse systématique des variations temporelles des microbes et des HMOs du lait maternel dans une population néerlandaise.
2. ASVs partagés : Découverte d’ASVs bactériens partagés entre le lait maternel et les selles infantiles, suggérant un rôle potentiel des microbes du lait maternel dans la colonisation du microbiote intestinal.
3. Influence limitée des HMOs : Les variations de concentration des HMOs ont un impact limité sur le microbiote intestinal, indiquant que les microbes du lait maternel pourraient jouer un rôle plus important.
4. Méthodes innovantes : L’étude a utilisé des techniques efficaces d’extraction d’ADN et de séquençage, ainsi que des méthodes précises d’analyse des HMOs, offrant une référence technique pour des recherches similaires.

Autres informations pertinentes

L’étude a également révélé que la composition microbienne du lait maternel à 9 mois était similaire à celle du microbiote oral du nourrisson, suggérant que les microbes oraux pourraient pénétrer dans le lait maternel par un flux inverse. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour étudier l’origine des microbes du lait maternel et leur rôle dans la santé du nourrisson.