Dynamique évolutionniste du microbiote

Le microbiote intestinal est façonné par une combinaison de forces écologiques et évolutives. Bien que la dynamique écologique ait été largement étudiée, on en sait beaucoup moins sur la façon dont les espèces de bactéries intestinales évoluent au fil du temps.

Ici, nous introduisons un cadre basé sur un modèle pour quantifier la dynamique évolutive à l’intérieur et entre les hôtes à l’aide d’un panel d’échantillons métagénomiques. Nous utilisons cette approche pour étudier l’évolution d’environ 40 espèces répandues dans l’intestin humain.

Bien que les modèles de diversité entre hôtes soient compatibles avec l’évolution quasi-sexuelle et la sélection purificatrice sur de longues échelles de temps, nous identifions de nouvelles signatures généalogiques qui remettent en question les modèles génétiques de population standard de ces processus.

Au sein des hôtes, nous constatons que les différences génétiques qui s’accumulent sur des échelles de temps de 6 mois ne sont que rarement attribuables au remplacement par des souches éloignées. Au lieu de cela, les souches résidentes acquièrent plus souvent un plus petit nombre de changements évolutifs présumés, dans lesquels les variantes nucléotidiques ou les gains ou pertes de gènes passent rapidement à une fréquence élevée. En comparant ces mutations avec les différences typiques entre hôtes, nous trouvons des preuves que certains balayages peuvent être ensemencés par recombinaison, en plus de nouvelles mutations.

Cependant, les comparaisons de jumeaux adultes suggèrent que le remplacement finit par submerger l’évolution sur des échelles de temps de plusieurs décennies, faisant allusion à des limites fondamentales à l’étendue de l’adaptation locale.

Ensemble, nos résultats suggèrent que les bactéries intestinales peuvent évoluer sur des échelles de temps pertinentes pour l’homme, et ils mettent en évidence les liens entre ces dynamiques évolutives à court terme et l’évolution à plus long terme entre les hôtes.