"Dan Ferro has taught some of the most
important singers of the 20th Century"
Brian Zeger - The Juilliard School
The Metropolitan Opera

"Intensive study of vocal technique as applied to the literature for active singers"

Évaluation du microbiote intestinal dans l’essai SHINE

Les progrès de la technologie de séquençage d’ADN nous permettent maintenant d’explorer la dynamique et les fonctions des microbes qui peuplent le corps humain, le microbiote. Des études récentes impliquant des modèles animaux expérimentaux suggèrent un rôle du microbiote intestinal dans la croissance Cependant, les changements spécifiques dans le microbiote intestinal humain Les études qui étudient le microbiote intestinal en tant que déterminant du dysfonctionnement entérique environnemental et le retard de croissance chez l’enfant font défaut. Dans cet article, nous examinons les preuves d’un lien entre le développement du microbiote intestinal, l’alimentation du nourrisson, l’EED et Nous décrivons les approches analytiques que nous utiliserons pour étudier ces relations, en capitalisant sur la conception longitudinale et les interventions randomisées de l’étude sur l’efficacité de l’hygiène nutritionnelle des nourrissons au Zimbabwe.

L’hypothèse SHINE est qu’une pathologie intestinale infraclinique, appelée dysfonctionnement entérique de l’environnement EED, sous-tend le retard de croissance chez l’enfant Un facteur relativement inexploré dans l’étiologie de l’EED et de la croissance linéaire l’échec est le microbiote intestinal, qui influe sur l’utilisation des nutriments, la structure et la fonction intestinale, le développement immunitaire et l’inflammation systémique en début de vie. Le développement du microbiote intestinal infantile est influencé par l’accouchement par transmission verticale du microbiote maternel, régime et exposition pathogènes entériques dans des conditions de mauvaise hygiène et d’hygiène L’interdépendance entre les nourrissons et leurs premiers symbiotes est très susceptible d’avoir un impact sur la trajectoire de croissance de l’enfant, avec des effets profonds et persistants sur la santé tout au long de la vie. le microbiote contribue à linéaire Nous présumons que le développement du microbiote intestinal chez les nourrissons peut avoir un impact sur la croissance de l’enfant via des voies potentielles: une voie de nutrition, à travers lequel le microbiote intestinal peut rendre les nutriments et l’énergie disponibles pour le nourrisson ou diminuer leur disponibilité; et une voie EED, à travers laquelle le microbiote intestinal entraîne des changements subcliniques dans la morphologie intestinale, conduisant à une perméabilité intestinale accrue, permettant le passage de microbes et / ou de leurs sous-produits à travers une translocation microbienne de barrière intestinale compromise, entraînant une inflammation systémique chronique, suppression de l’insuline -comme facteur de croissance IGF-, et la redirection des nutriments et de l’énergie loin de la croissance Figure

Figure Vue largeTélécharger diapositiveSchimatique des voies causales hypothétiques reliant le microbiote intestinal au retard de croissance infantile Abréviation: EED, dysfonctionnement entérique environnementalFigure View largeTélécharger diapositiveSchimatique des voies causales hypothétiques reliant le microbiote intestinal à l’affaiblissement de la croissance infantile Abréviation: EED, dysfonctionnement entérique environnemental

PREUVE QUE LE MICROBIOTA GUT EST ASSOCIÉ À LA CROISSANCE DU NOURRISSON

Des données historiques ont montré que la modulation du microbiote intestinal avec des antimicrobiens améliore la prise de poids et l’efficacité alimentaire des animaux . Une méta-analyse d’essais contrôlés randomisés dans des pays à revenu faible ou intermédiaire, représentant divers traitements antibiotiques, a montré que En moyenne, l’utilisation d’antibiotiques augmentait la taille et le poids chez les enfants prépubères , conformément aux résultats d’observation des pays développés Les essais contrôlés randomisés d’interventions prébiotiques ou probiotiques ont également montré un gain de poids significatif chez les nourrissons nourris avec un microorganisme probiotique Bifidobacterium lactis On pense que les microbiotes prébiotiques fructo- ou galacto-oligosaccharides qui favorisent la croissance de microbes normalement abondants et bénéfiques dans l’intestin humain présentent des avantages pour la santé lorsqu’ils sont consommés ou contiennent des fructo- ou galacto-oligosaccharides. la densité osseuse , et l’utilisation de fourmi microfilaires entraîne des altérations de la composition du microbiote , une augmentation du taux sérique d’IGF et une augmentation de la longueur et du poids chez les animaux L’IGF médie les effets de l’hormone de croissance et contrôle directement la croissance linéaire. la configuration du microbiote intestinal et la malnutrition aiguë sévère chez les enfants Transplantation de fèces de donneurs d’enfants atteints de malnutrition aiguë sévère, mais pas leurs jumeaux en bonne santé, a entraîné une perte de poids chez les souris gnotobiotiques nourries avec un régime typique malawien. et la masse grasse ont été induites chez des souris transplantées avec des fèces de donneurs adultes obèses, mais pas leurs jumeaux maigres Prises ensemble, ces preuves suggèrent un effet causal du microbiote sur la croissance, en particulier pour le poids, bien que les changements spécifiques microbiote infantile, transmis verticalement de la mère à l’enfant à la naissance et via l’allaitement, peut influencer le La composition du microbiote intestinal maternel est liée au microbiote intestinal maternel peu de temps après la naissance, puis diffère , et le mode d’accouchement peut influencer le microbiote précoce. Les nouveau-nés vaginaux semblent héberger un microbiote intestinal semblable au vagin maternel. microbiote, alors que le microbiote des nouveau-nés délivrés par césarienne ressemble plus au microbiote de la peau maternelle et du milieu environnant. Les espèces Lactobacillus, Prevotella ou Sneathia prédominent chez les nourrissons par voie vaginale La composition du microbiote intestinal tend à être spécifique à chaque individu. les bactéries colonisatrices initiales jouent un rôle central dans le développement du microbiote Une succession spécifique d’espèces bifidobactériennes a été observée chez des nourrissons en bonne santé âgés de plusieurs mois et chez des femmes enceintes Le développement et l’assemblage du microbiote intestinal infantile corréler temporellement avec la période de plus grand retard de croissance infantile

GUT MICROBIOTA, EED, ET FAUT DE CROISSANCE DU NOURRISSON

Nous avons récemment montré que le retard de croissance chez les nourrissons zimbabwéens est caractérisé par une inflammation chronique de bas grade, apparaissant dès l’âge de plusieurs semaines et associée à des niveaux plus faibles d’IGF- Niveaux de protéine I-FABP intestinale Les villosités intestinales étaient également très élevées par rapport aux enfants européens en bonne santé Un certain nombre d’autres études ont montré que l’inflammation et la perméabilité de l’intestin grêle sont associées à une croissance linéaire médiocre Ces résultats suggèrent qu’une entéropathie Le microbiote précoce et la composition par exposition environnementale sont considérés comme un facteur critique dans le développement et la pathogenèse de l’EED L’altération du microbiote intestinal est également impliquée dans la pathogenèse d’autres maladies entériques inflammatoires, par exemple inflammatoire. la maladie intestinale, le syndrome du côlon irritable, et la maladie cœliaque L’exposition aux agents pathogènes entériques peut nuire à l’assemblage d’un microbiote sain pendant la première enfance. Jusqu’à% des nourrissons vivant dans des conditions insalubres et qui ne sont pas exclusivement allaités peuvent être infectés. avec au moins un pathogène entérique en fonction de l’âge , ce qui indique une exposition à des organismes potentiellement pathogènes très tôt dans la vie; De plus, le portage d’agents pathogènes entériques est souvent asymptomatique Le travail formatif dans les régions rurales du Zimbabwe a démontré que la géophagie et la consommation de fèces de poulets sont courantes chez les nourrissons et que ces infections sont associées à une charge élevée d’entéropathogènes. microbiote à des changements dans les réponses immunitaires innées et adaptatives et aux altérations de la perméabilité intestinale [,,] Des microorganismes spécifiques et des produits microbiens fonctionnels peuvent influencer la sensibilité à l’EED Exemples: Bacteroides fragilis polysaccharide A , les antimicrobiens produits par Lactobacillus reuteri , expression de la protéine zonula occludens associée à des jonctions serrées par d’autres lactobacilles et des espèces produisant du butyrate qui augmentent la résistance à la colonisation en abaissant le pH et améliorant la fonction de barrière intestinale. Pathogènes spécifiques tels que Citrobacter rodentium été associée à la réduction de la hauteur des villosités et je Les microbes intestinaux susceptibles d’avoir un impact sur les niveaux de glutamate Un métabolite clé dans le métabolisme des acides aminés intestinaux ont été associés à de futurs déficits de croissance linéaires chez les nourrissons dans une analyse récente On ne sait pas encore si les mères qui L’EED héberge un microbiote déformé ou un microbiote sensible à l’EED existe et peut être transmis au nourrisson. La prévention de la diarrhée a été une autre cible des interventions visant à restaurer les déficits linéaires de croissance. Il existe peu d’études sur le microbiote intestinal chez les jeunes enfants diarrhéiques. ; Aucune n’a spécifiquement abordé l’impact de la diarrhée sur le microbiote et le retard de croissance subséquent Des réductions substantielles de la diversité microbiotique associée à l’âge ont été associées à la diarrhée chez les enfants Pop et ses collègues ont trouvé des pathogènes attendus, ainsi que des membres inattendus du microbiote à la diarrhée sévère Ils ont également observé des changements dans les taxons microbiens anaérobies et des changements spécifiques au genre chez Escherichia / Shigella et Prevotella entre les cas de diarrhée et les témoins

GUT MICROBIOTA, NUTRITION ET FAUT DE CROISSANCE DU NOURRISSON

La composition et la fonction du microbiote intestinal peuvent affecter l’efficacité de l’extraction des nutriments du lait maternel et d’autres aliments entraînant une mauvaise croissance. Les principaux constituants du lait humain comprennent les lipides, le lactose et les protéines. Les nourrissons peuvent également digérer les glycanes associés à l’hôte. mucine Le microbiote passe d’une communauté initiale juste après la naissance à des communautés caractérisées par Lactobacillus, Clostridium, Veillonella et certaines espèces de Bifidobacterium, qui peuvent métaboliser les oligosaccharides du lait maternel Les oligosaccharides du lait maternel sont importants pour une croissance saine Ils peuvent moduler le microbiote intestinal et influencer la croissance postnatale par les voies de la nutrition et de l’EED. L’introduction d’aliments complémentaires a des effets bénéfiques sur la santé des nourrissons et des enfants, comme les bifidobactéries. été montré pour radicalement alte L’importance de l’alimentation sur la composition du microbiote intestinal a été démontrée dans une étude comparative sur les enfants au Burkina Faso et en Italie , qui a montré que les nourrissons africains exposés à un microbiote adulte ressemblaient à des microbes. La transplantation de selles d’enfants malawiens avec du kwashiorkor en souris gnotobiotiques a entraîné une perte de poids significative chez les souris receveuses par rapport aux souris recevant un microbiote en bonne santé. ; cependant, la perte de poids est survenue uniquement chez les souris recevant un régime malawien pauvre en nutriments par rapport à la nourriture standard, ce qui indique que l’effet de croissance du microbiote est modifié par l’alimentation. kwashiorkor, a été changé d’un régime alimentaire malawien à un aliment thérapeutique une formulation de beurre de cacahuète Administration de la nourriture thérapeutique a entraîné gain de poids immédiat et des changements radicaux dans le microbiote, et a été montré pour améliorer la fonction métabolique du microbiote intestinal

ENQUÊTES SUR LE MICROBIOTA DANS L’ÉCLAT DE SHINE

L’étude SHINE fournira une plate-forme pour examiner l’évolution du microbiote intestinal en réponse aux expositions alimentaires, infectieuses et environnementales, et sa contribution aux différences de croissance en bas âge. La conception factorielle de SHINE nous permet d’évaluer l’impact de l’eau. Dans les bras WASH, le paquet d’interventions devrait réduire le fardeau des entéropathogènes, promouvoir l’assemblage sain du microbiote et améliorer la croissance linéaire. Dans les bras de l’ANJE, Nutributter est On s’attend à provoquer un changement dramatique dans le microbiote, à rétablir la fonction microbiotique et à sauver la croissance de certains enfants Nous proposons d’étudier le microbiote intestinal du nourrisson en effectuant un séquençage génomique de l’ADN métagénomique et de l’ARN métatranscriptomique du génome entier. échantillons fécaux prélevés à,,, et mois dans un échantillon aléatoire de nourrissons SHINE non exposés au VIH et inclus dans la sous-classe EED étude , avec un nombre égal de nourrissons des groupes WASH et ANJE. Le microbiote d’un sous-groupe de mères sera évalué à – semaines de gestation et à la visite postnatale du mois. Les changements dans le microbiote seront plus complexes pour les nourrissons exposés au VIH. ils recevront une prophylaxie au cotrimoxazole dès l’âge de plusieurs semaines ; Nous examinerons d’abord les expositions précoces qui conduiront à l’établissement du microbiote intestinal infantile et à un début de croissance hésitante entre les mois et les mois. Nous examinerons en particulier les expositions et les objectifs de développement des nourrissons. sur le rôle de la transmission verticale du microbiote maternel et la mise en place du microbiote intestinal infantile précoce Nous mesurerons l’impact de la nutrition, par exemple, l’allaitement maternel exclusif, prédominant ou mixte sur la voie nutritionnelle précoce du microbiote intestinal, et nous testerons l’impact du Deuxièmement, nous examinerons le microbiote intestinal tardif du nourrisson et le retard de croissance de la petite enfance entre et des mois. Nous examinerons le rôle du microbiote de la petite enfance sur le microbiote de la petite enfance. Nous allons tester l’impact de la randomisation Interventions de l’ANJE voie nutritionnelle et interventions WASH Voie EED sur le microbiote intestinal tardif et la croissance tardive du nourrisson La période de la fin de la petite enfance se caractérise également par un comportement exploratoire croissant du nourrisson, des expositions oro-fécales et des épisodes diarrhéiques entraînant des changements importants dans le microbiote.

Figure Vue largeTélécharger diapositiveSchimatique illustrant le plan d’analyse pour l’étude du microbiote dans la croissance précoce et tardive des nourrissons dans le cadre de l’essai d’efficacité sanitaire de l’hygiène infantile de Sanitation Hygiène Abréviations: EBF, allaitement maternel exclusif; EED, dysfonction entérique environnementale; MBF, allaitement maternel mixte ; PBF, allaitement maternel partiel; WASH, eau, assainissement et intervention sanitaireFigure View largeTélécharger DiapositiveSchimatique illustrant le plan d’analyse pour l’étude du microbiote de la croissance précoce et tardive des nourrissons dans le cadre de l’essai d’efficacité sanitaire des nourrissons. Abréviations: FHE, allaitement maternel exclusif; EED, dysfonction entérique environnementale; MBF, allaitement maternel mixte ; PBF, allaitement maternel partiel; WASH, eau, assainissement et intervention hygiénique

MESURER LE MICROBIOTA DE GUT

Pour caractériser le contenu génétique du microbiote intestinal, les séquences d’ADN ou d’ARN seront classées comme composition de taxons microbiens ou familles de gènes orthologues. Les familles de gènes orthologues représentent les gènes de différentes espèces connues. ou prédites avoir la même fonction Les lectures de séquençage de haute qualité seront annotées avec la composition et la fonction des microbes en utilisant respectivement MetaPhlAn et HUMAnN . Les technologies de séquençage et les outils d’analyse sont en évolution rapide; Par conséquent, les outils en cours de développement peuvent également être utilisés. Après l’annotation, un ensemble de données contiendra l’abondance relative de chaque taxon bactérien au niveau phylogénétique le plus bas bien défini pour chaque sujet et chaque point temporel, et un deuxième ensemble de données contiendra l’abondance relative. chaque famille de gènes orthologues au niveau fonctionnel le plus bas bien défini pour chaque sujet et chaque point de temps Chaque jeu de données contiendra également des informations sur des covariables importantes, par exemple, l’allaitement maternel exclusif, la diarrhée du procès SHINE

ANALYSES STATISTIQUES

Les analyses statistiques de cette sous-étude sont complexes pour les raisons suivantes: désir d’obtenir des résultats avec interprétation causale pour éclairer les nouvelles interventions microbiotiques et délimiter des voies causales distinctes; l’intégration de multiples types de microbiote de données «omiques», données épidémiologiques et cliniques; analyse de données de grande dimension, c’est-à-dire plus de variables que les sujets de l’étude; le contrôle de la confusion, par exemple, la diarrhée, les modifications de l’alimentation; et minimiser les fausses découvertes. La régression multivariable peut intégrer le séquençage du microbiote, les données épidémiologiques et cliniques, par exemple les marqueurs EED. Cependant, pour une seule cohorte, le séquençage et l’annotation de l’ADN peuvent identifier et quantifier la présence et l’abondance de & gt; espèces bactériennes et des milliers de familles de gènes orthologues Il sera nécessaire de réduire la dimensionnalité de ces données en présélectionnant des membres ou fonctions importants du microbiote. Les analyses se feront donc par étapes. La première étape impliquera une réduction de la dimensionnalité des données. des mesures standard telles que la richesse en espèces α et β entre les mesures de temps ou de diversité d’échantillons; les approches de sélection de variables telles que la régression pénalisée, par exemple, le rétrécissement et l’opérateur de sélection le moins absolu [LASSO] , les forêts aléatoires ou d’autres méthodes d’apprentissage automatique; et sélectionner des taxons ou des fonctions ayant une centralité élevée du réseau microbiotique Un taux défini de fausses découvertes sera utilisé à ce stade pour minimiser les résultats faussement positifs en raison de comparaisons multiples. Les taxons microbiens spécifiques identifiés dans cette étape de réduction des données seront La réduction des données et la sélection des variables réduiront la complexité des données et nous permettront d’identifier et d’analyser les membres et fonctions les plus influents du microbiote dans la deuxième phase d’analyse. La deuxième phase d’analyse impliquera la mise en œuvre de modèles de régression multivariée. Les chiffres et la croissance infantile seront définis par des scores z calculés en utilisant la norme de croissance multipays de l’Organisation mondiale de la santé, qui a été conçue pour évaluer l’adéquation de la croissance chez les nourrissons allaités au monde. et son importance par rapport à d’autres Les facteurs peuvent varier pendant cette période dynamique de croissance et de développement du nourrisson Nous construirons une série de modèles de régression multivariée dans lesquels l’accroissement est la variable dépendante et les caractéristiques du microbiote sélectionnées sont les expositions d’intérêt, conditionnées par la taille atteinte au début du développement. Le diabète, l’alimentation du nourrisson, l’EAH et l’intervention / adhésion de Nutributter seront également considérés comme des covariables dans ces modèles. Pour aborder la nature dynamique de la cohorte et les problèmes possibles nous implémenterons des modèles structurels marginaux Le modèle structurel marginal est une méthode d’ajustement causal qui permet l’effet causal total d’une variation dans le temps. l’exposition à estimer de façon constante Les caractéristiques du microbiote émergeant des analyses de stade seront également Nous évaluerons les profils de microbiote associés à l’EED en tant que critère secondaire. en utilisant la même approche par étapes, c.-à-d., réduction des données / sélection de variables suivie d’une régression multivariable et de modèles structurels marginaux

CONCLUSIONS

Il y a un intérêt croissant dans le rôle du microbiote intestinal dans la croissance du nourrisson en raison de son rôle dans l’inflammation intestinale, la protection contre les agents pathogènes, la récolte des nutriments et l’absorption dans l’intestin du microbiote intestinal. La compréhension du rôle du microbiote intestinal dans la croissance du nourrisson permettra de mieux définir les mécanismes par lesquels les interventions de SHINE sont mieux définies et pourrait suggérer des stratégies supplémentaires de prévention du retard de croissance. L’étude SHINE offre donc l’occasion de quantifier et d’expliquer les causes. voies potentielles des effets de croissance du nourrisson induits par le microbiote dans le contexte d’une expérience randomisée

Remarques

Remerciements Nous remercions les participants à l’essai de SHINE sur l’efficacité de la nutrition infantile de Sanitation Hygiene et au leadership communautaire et aux membres des districts de Chirumanzu et de Shurugwi, au Zimbabwe. Soutien financier L’essai SHINE est financé par le projet de loi & amp; Melinda Gates Foundation OPP; Département pour le développement international, Royaume-Uni; Wellcome Trust, Royaume-Uni / Z // Z; Agence suisse pour le développement et la coopération; National Institutes of Health des États-Unis RHD-; Cette étude a été publiée dans le cadre du supplément “L’étude de l’efficacité nutritionnelle des nourrissons Hygiène infantile SHINE”, parrainée par l’Institut Zvitambo pour la recherche en santé maternelle et infantile. Conflits d’intérêts potentiels Tous les auteurs: Aucun conflit potentielTous les auteurs ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits d’intérêts potentiels Les conflits que les éditeurs jugent pertinents pour le contenu du manuscrit ont été divulgués