Étudier la composition virale dans des échantillons de microbiome intestinal

Les virus sont des agents biologiques minuscules qui sont super courants sur Terre. Ils jouent un rôle crucial dans le microbiome intestinal, qui est la collection de microbes vivant dans nos intestins. En fait, le nombre de virus dans le gros intestin humain peut atteindre un trillion, ce qui est similaire à la quantité de bactéries. Même s'il y a plein de virus, le poids total de leur matériel génétique dans l'intestin est étonnamment faible, environ 50 microgrammes. Cette petite quantité peut rendre difficile l'étude des virus, surtout dans des échantillons qui n'ont pas beaucoup de diversité, comme ceux prélevés chez les nouveau-nés.

Un gros défi quand on étudie ces virus, c'est de distinguer les signaux réels des échantillons de la Contamination non désirée venant de l'environnement. Ce problème a récemment été discuté, surtout en ce qui concerne le microbiome du placenta et du sang. Pour être précis, il est essentiel d'inclure des Contrôles négatifs (CN) à chaque étape du traitement des échantillons. Certaines des meilleures pratiques dans ce domaine incluent le séquençage des CN en même temps que les échantillons et l'élimination des séquences trouvées dans les CN pendant l'analyse des données. Cependant, il y a encore beaucoup à apprendre sur la façon dont la contamination affecte les échantillons de virome et comment les nettoyer efficacement.

#Exploration de la Composition Virale dans les Contrôles Négatifs

Le but principal de la recherche récente était d'examiner la composition virale dans les CN, de voir comment la contamination environnementale affecte les échantillons, surtout ceux avec de faibles quantités de virus, et de déterminer quel niveau de détail est nécessaire pour nettoyer les échantillons de virome. La recherche a utilisé des données de plusieurs études précédentes axées sur les viromes en début de vie qui avaient effectué des procédures spécifiques pour enrichir les particules ressemblant à des virus et avaient rendu leurs données accessibles au public. Ces études comprenaient 1 321 Échantillons biologiques, principalement d'infants, et 55 CN, ce qui a permis aux chercheurs d'identifier un grand nombre de séquences virales potentielles.

L'équipe de recherche voulait d'abord voir si certaines caractéristiques des échantillons pouvaient aider à distinguer les CN des échantillons biologiques. Ils ont examiné des caractéristiques comme le nombre de lectures, les séquences reconstruites, la complétude des génomes viraux et leur diversité. Cependant, ils n'ont trouvé aucune différence significative entre les CN et les échantillons biologiques pour aucune de ces caractéristiques. Bien que deux études aient montré des différences notables en richesse et en diversité quand examinées séparément, les résultats n'étaient pas assez cohérents pour tirer des conclusions solides.

#Différences dans la Composition du Virome

Ensuite, l'équipe de recherche a examiné s'il y avait des différences dans la composition des viromes entre les CN et les échantillons biologiques. Ils ont catégorisé les unités taxonomiques opérationnelles virales (vOTUs) en fonction du type d'acide nucléique trouvé dans les virus. Ils ont découvert que les CN avaient une proportion inférieure de virus ssDNA par rapport aux échantillons de sources biologiques. De plus, il y avait moins de virus ARN dans certaines études que dans les CN. Fait intéressant, la majorité des virus trouvés dans les CN étaient prokaryotes, ce qui signifie qu'ils affectaient principalement les bactéries, et cette découverte était en accord avec des recherches antérieures.

Les chercheurs ont également examiné les types de virus trouvés dans les CN pour déterminer s'ils correspondaient à ceux typiquement trouvés dans les échantillons intestinaux humains. Ils ont constaté que les CN contenaient des virus souvent associés à la microbiote intestinale, y compris des types communs comme Bacteroides et Escherichia. Cela suggère que les virus présents dans les CN ressemblent à ceux que l'on trouve habituellement dans nos intestins.

#Chevauchement des Virus dans Différentes Études

La question suivante que se sont posés les chercheurs était de savoir si les CN de différentes études contenaient des virus chevauchants. Ils ont noté que, bien qu'aucun des vOTUs ne soit commun à toutes les études, certains étaient partagés entre quelques études, mettant en évidence un certain degré de cohérence dans les virus détectés. Cependant, beaucoup de vOTUs étaient uniques à des études individuelles. Cette singularité reflète probablement des variations dans les environnements où les échantillons ont été collectés ou la façon dont les échantillons ont été traités.

Les chercheurs ont ensuite analysé la contamination dans les échantillons biologiques en regardant leurs vOTUs partagés avec les CN. Étonnamment, ils ont trouvé qu'un petit pourcentage d'échantillons biologiques ne partageaient pas de vOTUs avec les CN. Une partie significative partageait une grande partie de leur composition avec les CN, indiquant que la contamination est un phénomène courant. Le chevauchement entre ces échantillons a suggéré que les niveaux de contamination pouvaient être estimés en utilisant le partage de vOTU avec les CN d'autres études.

#Examen de la Contamination entre Différents Types d'Échantillons

L'équipe de recherche voulait découvrir si la contamination variait entre les échantillons maternels et ceux des nourrissons, ainsi qu'en fonction des âges des nourrissons. Dans les études où les deux types d'échantillons étaient disponibles, ils ont découvert que les nourrissons partageaient un pourcentage plus élevé de vOTUs avec les CN que les mères. Fait intéressant, le niveau de contamination semblait diminuer à mesure que les nourrissons grandissaient, ce qui était particulièrement marqué dans une étude longitudinale.

La faible diversité dans les échantillons intestinaux des nourrissons les rend plus sensibles à la contamination, ce qui rend crucial de mieux comprendre cet aspect pour les recherches futures. Les chercheurs ont trouvé que les virus présents dans les CN étaient similaires à ceux trouvés dans l'intestin, les amenant à examiner si le chevauchement indiquait vraiment de la contamination ou simplement reflétait des similarités virales plus larges.

#Importance de la Décontamination au Niveau des Souches

Pour approfondir ces chevauchements, les chercheurs se sont concentrés sur les souches de virus pour déterminer s'ils partageaient vraiment des souches similaires avec leurs CN. Ils ont trouvé qu'un grand nombre de vOTUs partagés entre les CN et les échantillons biologiques avaient des différences de souches distinctes, ce qui représentait probablement des signaux biologiques précis. Cela a conduit l'équipe à suggérer que la décontamination devrait se faire au niveau des souches plutôt qu'au niveau des vOTUs pour une meilleure précision.

Après avoir appliqué un nettoyage au niveau des souches, les chercheurs ont remarqué une légère baisse de la richesse en vOTU parmi les échantillons ayant été affectés par les CN. Les vOTUs partagés avec les CN ont diminué de manière significative, renforçant leur suggestion pour une décontamination au niveau des souches.

#Conclusion et Implications pour les Recherches Futures

En résumé, les résultats soulignent un haut degré de similitude entre les CN et les échantillons biologiques en termes de caractéristiques écologiques et génomiques essentielles. Bien qu'il y ait beaucoup de qualités qui se chevauchent, la plupart des virus partagés représentaient des souches différentes. Cela indique l'importance de réaliser la décontamination au niveau des souches, car cela peut préserver des caractéristiques cruciales des échantillons.

La diversité des compositions des CN indique des différences entre les environnements d'étude. Cependant, la corrélation dans le partage de vOTU des échantillons avec les CN de diverses études montre une méthode utile pour estimer les niveaux de contamination dans les études qui manquent de CN. La contamination dans les données de virome est un problème inévitable, donc utiliser des CN provenant de diverses sources et étapes de traitement est nécessaire pour les études futures. C'est particulièrement significatif pour l'examen des viromes en début de vie, car les échantillons prélevés plus près de la naissance montrent une plus grande tendance à la contamination.

#Résumé des Configurations d'Études

Plusieurs études ont contribué à cette compréhension globale des viromes en début de vie. Chacune avait une configuration et un axe différents, y compris le suivi longitudinal de paires mère-nourrisson, des échantillons d'âges divers provenant d'hôpitaux, et un examen spécifique du premier stool des nourrissons. Tous ces aspects combinés construisent un tableau complet du paysage viromique, élargissant les frontières de notre connaissance dans ce domaine.

La recherche sur les virus dans l'intestin est vitale car elle peut éclairer divers problèmes de santé et l'importance d'une exposition microbienne précoce. À mesure que notre compréhension grandit, le potentiel d'améliorer les résultats de santé par une étude minutieuse de ces entités biologiques augmente également.