Margie Lee ’82, DMV ’86 porte plusieurs chapeaux au Collège de médecine vétérinaire de Virginie-Maryland. Lee est vice-doyen à la recherche et aux études supérieures et directeur par intérim du Centre de soins et de recherche sur le cancer animalmais elle détient également un autre titre.
«Je suis la reine des crottes de poulet», a-t-elle plaisanté.
Un article publié ce printemps dans Frontières de la microbiologie est le point culminant de décennies de recherche menées par Lee qui ont découvert les secrets du microbiome du poulet et changé la façon dont l’industrie avicole lutte contre la salmonelle.
La recherche a fait progresser la compréhension de la manière dont les bactéries concurrentes présentes dans les intestins de poulet luttent contre la salmonelle. Les résultats ont des implications non seulement pour lutter contre les salmonelles dans les populations de poulets, mais potentiellement pour améliorer la compréhension du biome intestinal humain, qui est en retard de plusieurs décennies sur ce qui est connu sur le biome intestinal de la volaille.
Si les maladies d’origine alimentaire avaient un classement, la salmonelle serait la championne. C’est la première cause de maladies d’origine alimentaire dans le monde. Manger du poulet insuffisamment cuit et contaminé est une cause majeure de maladie. Selon les Centers of Disease Control, un paquet de poulet sur 25 est contaminé par la salmonelle.
Les antibiotiques se sont révélés médiocres pour débarrasser les poulets de la salmonelle, mais pour le bien de la sécurité alimentaire et de la santé des oiseaux, l’industrie avicole doit éliminer les bactéries de ses troupeaux.
La solution réside dans une communauté diversifiée et florissante qui se trouve justement exister entre l’intestin grêle et le gros intestin d’un poulet : le microbiome intestinal.
Les recherches de Lee sur la façon dont le microbiome intestinal du poulet combat la salmonelle ont le potentiel d’aller au-delà de la santé du poulet et de contribuer également au développement de meilleurs probiotiques pour les humains.
Probiotiques de poulet
Après avoir effectué une bourse postdoctorale à l’Université de Washington à St. Louis, Lee travaillait à l’Université de Géorgie sur les salmonelles chez les poussins nouvellement éclos lorsqu’elle a découvert quelque chose de particulier : les poussins du jour de l’éclosion présentant une charge bactérienne élevée de salmonelles mouraient souvent, mais les poussins âgés d’au moins un jour vivaient toujours, même avec suffisamment de salmonelles dans leur organisme pour rendre un humain malade. Quelque chose se produit au cours d’une seule journée dans la vie d’un poussin qui empêche la salmonelle d’avoir un tel impact.
“J’étais fasciné par ce concept – il était clair qu’il s’agissait d’une question de microbiome, mais qu’est-ce que le microbiome dit à la salmonelle que la salmonelle dit : « OK, je vais me comporter » ? »
Cette question a conduit Lee à rédiger 25 articles sur le microbiome du poulet dans le but de comprendre comment il affecte les agents pathogènes comme la salmonelle. Les résultats de ses recherches ont fait sensation.
« Les entreprises avicoles ont commencé à utiliser ces informations presque immédiatement. Cela a changé notre façon de voir la santé des volailles et ce à quoi nous nous attendions », a déclaré Lee.
Dans ses premières recherches, Lee a emprunté des techniques utilisées par les microbiologistes du sol et les biologistes marins pour en savoir plus sur les microbiomes intestinaux des volailles, les salmonelles et les produits d’exclusion compétitifs.
L’exclusion compétitive est un processus par lequel d’autres bactéries empêchent les agents pathogènes de s’installer dans les intestins. Fondamentalement, les produits d’exclusion concurrentielle destinés aux volailles sont dérivés des crottes de poulets adultes exempts de salmonelles. Lorsque les poussins entrent en contact avec ces produits, des bactéries utiles pénètrent dans leur corps et les poussins développent un microbiome intestinal plus robuste.
Les scientifiques savent depuis des décennies que les produits d’exclusion compétitive font des merveilles. Lee et ses collaborateurs mettent en lumière le comment et le pourquoi de l’exclusion compétitive.
Dans Frontiers in Microbiology, les chercheurs ont adopté une approche à deux volets. Premièrement, ils ont examiné comment les salmonelles réagissaient à Aviguard, un produit d’exclusion concurrentiel disponible dans le commerce, par rapport à une communauté microbienne provenant du caecum de poulet contenant des salmonelles. Deuxièmement, ils ont examiné la réponse des communautés caecales aux salmonelles chez les oiseaux présentant des taux de colonisation élevés et faibles. Pour ce faire, son collaborateur a créé une « souche rapporteur » utilisant la fluorescence pour suivre la croissance des salmonelles et suivre SPI-1, qui code pour une sécrétion protéique responsable de la virulence.
La recherche n’a cependant pas été sans obstacles. Pendant des années, les ambitions de recherche de Lee ont été en avance sur la technologie, voire plusieurs.
“Nous étions l’un des premiers laboratoires capables d’extraire les microbes, de prélever tout leur ARN et de le séquencer avant que de nombreuses technologies de séquençage ne puissent le faire”, a déclaré Lee. “Nous avions cet ensemble de données massif pour lequel nous n’avions aucun logiciel. à analyser – et je parle massivement. Nous avions 29 transcriptions avec des milliards de séquences, mais nous pouvions seulement dire qui était là, pas ce qu’ils faisaient.
Avec l’aide d’un technicien de laboratoire compétent en bioinformatique, Lee a mené une analyse du réseau et a glané de nouvelles informations à partir des données.
Pourtant, l’équipe s’est heurtée aux limites de la technologie : le mari et collaborateur de Lee, John J. Maurer, professeur de microbiologie à l’École des sciences animales de l’université, a dû analyser les données et dessiner les chiffres à la main, car le logiciel qui les génère ne le fait pas. ça n’existe pas.
Le Saint-Graal”
Les chercheurs ont découvert que le microbiome du poulet s’engage dans une combinaison de compétition – comme la compétition pour des ressources limitées – avec l’atténuation, ou l’affaiblissement de la virulence des salmonelles, et l’antagonisme, ou la génération d’antimicrobiens pour combattre les salmonelles.
Même si ce processus est appelé exclusion compétitive, ils ont découvert que l’antagonisme était en réalité la plus grande partie du puzzle : les organismes présents dans l’intestin produisent leurs propres antibiotiques pour lutter contre la salmonelle.
Grâce à ces mécanismes, les bactéries intestinales introduites par le produit d’exclusion compétitif régulent leur nouvelle communauté.
“Il s’agit de principes de base de comportement au sein d’une communauté : qu’est-ce qui est autorisé ? Nous n’avons jamais vraiment réfléchi à la façon dont les bactéries peuvent pratiquer la même chose qu’une meute de chiens ou un troupeau de cerfs ou de chevaux pratiquerait”, a déclaré Lee.
Une meilleure compréhension de la fonction et du mécanisme des produits d’exclusion concurrentielle signifie que ces produits peuvent être développés et testés avec plus de précision – et cela va bien au-delà du secteur avicole.
L’un des principaux obstacles au développement de nouveaux probiotiques plus efficaces est simplement que nous ne comprenons pas pleinement les mécanismes des probiotiques et, à l’heure actuelle, notre compréhension du microbiome intestinal humain a environ 20 ans de retard sur celle de la volaille. Cette recherche peut fournir un aperçu des microbiomes humains et des animaux de compagnie en plus de celui des poulets, guidant ainsi le développement de meilleurs probiotiques.
“Cela a été le Saint Graal de la santé intestinale et respiratoire. Lorsque nous parlons de contrôle des agents pathogènes, cela a des implications pour tout”, a déclaré Lee.
