Les amylases bactériennes permettent la dégradation du glycogène par le microbiome vaginal

Nov 22, 2023

Nature Microbiology volume 8, pages 1641-1652 (2023)Citer cet article

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Le microbiote vaginal humain est fréquemment dominé par les lactobacilles et la transition vers une communauté plus diversifiée de microbes anaérobies est associée à des risques pour la santé. On pense que le glycogène libéré par les cellules épithéliales lysées constitue une source nutritive importante dans le vagin. Cependant, le mécanisme par lequel les bactéries vaginales métabolisent le glycogène n’est pas clair, des preuves impliquant à la fois des enzymes bactériennes et humaines. Ici, nous caractérisons biochimiquement six enzymes dégradant le glycogène (GDE), qui sont toutes des pullanases (homologues de PulA), provenant de bactéries vaginales qui soutiennent la croissance de Lactobacillus crispatus déficient en amylase sur le glycogène. Nous révélons des variations dans leur tolérance au pH, leurs préférences en matière de substrat, leurs produits de dégradation et leur sensibilité à l'inhibition. L’analyse des ensembles de données sur le microbiome vaginal montre que ces enzymes sont exprimées dans tous les types d’états communautaires. Enfin, nous confirmons la présence et l’activité de GDE bactériens et humains dans le liquide cervico-vaginal. Ces travaux établissent que les GDE bactériens peuvent participer à la dégradation du glycogène, fournissant ainsi un aperçu du métabolisme susceptible de façonner le microbiote vaginal.

La dysbiose au sein du microbiote vaginal humain est associée à des effets néfastes sur la santé1. La composition de la communauté bactérienne peut être classée taxonomiquement dans l'un des cinq types d'état de communauté (CST)2. Les CST I – III et V sont dominés par une seule espèce de Lactobacillus : L. crispatus, L. gasseri, L. iners et L. jensenii, respectivement. En revanche, CST IV se compose d'un groupe diversifié de microbes anaérobies et anaérobies facultatifs, notamment des espèces de Gardnerella, Prevotella, Mobiluncus et de faibles niveaux de Lactobacillus. Les CST dominés par Lactobacillus sont associés à un pH vaginal inférieur à 4,5, à de faibles scores de Nugent et à une inflammation réduite3, tandis que le CST IV est associé à un pH plus élevé et à plusieurs séquelles de santé, notamment l'acquisition du VIH4, la vaginose bactérienne5 et l'accouchement prématuré6. Cependant, il est important de noter que le CST IV est surreprésenté chez les femmes hispaniques et noires en bonne santé et n’est pas nécessairement révélateur d’une dysbiose7. Dans l’ensemble, il est devenu clair que la composition du microbiote vaginal à elle seule ne suffit pas à prédire les résultats en matière de santé et que pour acquérir une compréhension mécaniste de cette communauté, il faut déchiffrer les fonctions bactériennes vaginales1.

Une fonction connue pour influencer la composition et la stabilité des communautés bactériennes associées à l'hôte est la libération de glucides provenant de sources alimentaires ou dérivées de l'hôte par les glycosides hydrolases. Bien que cela soit bien établi dans le microbiote intestinal humain8,9,10,11, le métabolisme des glucides dans l’environnement vaginal est mal compris. Il est largement admis que le glycogène libéré par les cellules épithéliales exfoliées et lysées favorise la colonisation des lactobacilles vaginaux12,13, puisque les niveaux de glycogène dans les échantillons vaginaux sont associés à une dominance de Lactobacilles et à un faible pH vaginal14. Cependant, jusqu'à récemment, les tentatives visant à obtenir des isolats vaginaux de Lactobacillus capables de se développer sur le glycogène ont été largement infructueuses15,16, soulevant la question de savoir si et comment les bactéries vaginales accèdent à cette source de carbone.

Le glycogène est constitué de chaînes linéaires d'unités glucose liées à l'α-1,4-glycosidique, avec des branches périodiques α-1,6-glycosidiques. Le métabolisme du glycogène nécessite des glycosides hydrolases extracellulaires pour libérer des polymères de glucose plus courts (maltodextrines). Plusieurs lactobacilles vaginaux utilisent des maltodextrines pour leur croissance, conduisant à une première hypothèse selon laquelle une glycoside hydrolase non Lactobacillus présente dans l'environnement vaginal libère ces oligosaccharides17. La détection de l’α-amylase humaine dans des échantillons de lavage cervico-vaginal (CVL) pourrait étayer cette proposition17,18. Mais la manière dont l’amylase humaine, produite principalement dans le pancréas et les glandes salivaires17, se retrouve dans le liquide génital n’a pas encore été établie.