Cette étude exploratoire menée auprès de six patients atteints de la maladie de Parkinson ayant subi une transplantation de microbiote fécal a observé des modifications temporelles de la diversité microbienne intestinale, de la composition taxonomique et des profils fonctionnels prédits, ainsi que des améliorations des symptômes moteurs et non moteurs. Ces résultats fournissent des données préliminaires appuyant la nécessité d'approfondir l'exploration des interventions basées sur le microbiote.
Article de recherche
Effets de la transplantation de microbiote fécal sur les caractéristiques microbiennes intestinales et les phénotypes cliniques chez des patients atteints de la maladie de Parkinson
Dans cet article
Résumé
Résumé
Des altérations du microbiote intestinal ont été associées à la maladie de Parkinson (MP), mais les modifications microbiennes longitudinales après une transplantation du microbiote fécal (TMF) et leurs corrélations cliniques restent mal comprises. Cette étude observationnelle rétrospective monocentrique a inclus 6 patients atteints de MP, répartis en sous-groupes de gravité élevée et faible selon la durée de la maladie (>6 ans contre ≤6 ans). Trente-six échantillons fécaux ont été recueillis avant la TMF puis mensuellement pendant cinq mois après celle-ci. La diversité microbienne, la structure des communautés, la composition taxonomique et les profils fonctionnels prédits ont été évalués par séquençage du gène de l'ARN ribosomique 16S. Les analyses comprenaient la diversité alpha et bêta, l'abondance taxonomique, l'analyse de la taille de l'effet par analyse discriminante linéaire, la prédiction fonctionnelle basée sur Tax4Fun2 et les corrélations de rang de Spearman entre les caractéristiques microbiennes et les indicateurs cliniques. Des analyses descriptives ont révélé des différences de richesse microbienne, de diversité, de structure communautaire et de fonctions prédites entre les sous-groupes de gravité et selon les temps post-TMF. Au départ, le sous-groupe à faible gravité présentait une richesse et une diversité microbiennes supérieures à celles du sous-groupe à forte gravité, avec des abondances relativement plus élevées de taxons tels que Bifidobacterium et Lactobacillus. Un mois après la TMF, la richesse et la diversité ont augmenté par rapport au départ dans le sous-groupe à forte gravité, accompagnées de modifications de la composition taxonomique. Les deux sous-groupes ont montré une variation liée au temps de la diversité microbienne et de l'enrichissement prédit en voies de la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes après la TMF. Les fonctions prédites comprenaient le métabolisme des glucides et des acides aminés, la biosynthèse de métabolites secondaires, le transport membranaire et la transduction du signal. Plusieurs unités taxonomiques opérationnelles étaient corrélées à des indicateurs de troubles moteurs, de constipation, de qualité du sommeil, de statut fonctionnel et de symptômes neuropsychiatriques. La TMF était donc associée à des modifications longitudinales de la diversité, de la composition et des fonctions microbiennes prédites du microbiote intestinal, et certaines caractéristiques microbiennes étaient associées à des indicateurs moteurs et non moteurs. Étant donné la petite taille de cette cohorte rétrospective, ces résultats sont préliminaires et nécessitent d'être confirmés dans des études contrôlées plus larges. De futures recherches devront déterminer si ces modifications microbiennes sont reproductibles, persistent au-delà de cinq mois, reflètent un engraftement du donneur et correspondent à une amélioration clinique mesurable après la transplantation chez les patients atteints de MP.
Introduction
La maladie de Parkinson (MP) est un trouble neurodégénératif progressif courant, caractérisé par la bradykinésie, la rigidité, le tremblement au repos et l'instabilité posturale1. Bien que sa pathogenèse ne soit pas entièrement élucidée, plusieurs facteurs, notamment l'inflammation neurologique, les expositions environnementales et la prédisposition génétique, ont été impliqués dans l'apparition et la progression de la maladie2. Des données épidémiologiques indiquent que la MP figure parmi les troubles neurologiques les plus fréquents chez les personnes âgées et qu'elle est associée à un fardeau important d'incapacité, la prévalence augmentant avec l'âge3. Les traitements actuels, en particulier la thérapie de remplacement de la dopamine, peuvent atténuer dans une certaine mesure les symptômes moteurs, mais leurs effets sur la progression de la maladie et sur de nombreux symptômes non moteurs restent limités, et les réponses au traitement varient d'un individu à l'autre4. Par conséquent, l'étude approfondie des modifications biologiques liées à la maladie de Parkinson et des cibles thérapeutiques potentielles demeure d'une importance clinique majeure.
La communauté microbienne intestinale joue un rôle important dans le maintien de l'intégrité de la barrière intestinale, la régulation des réponses immunitaires et le soutien de l'homéostasie métabolique5. La transplantation de microbiote fécal (FMT) consiste à transférer le microbiote fécal d'un donneur sain à un receveur afin de rétablir l'équilibre microbien intestinal6,7. Diverses études animales ont suggéré que la transplantation du microbiote intestinal peut influencer les phénotypes neurocomportementaux8,9. Étant donné que le microbiote de patients souffrant de dépression ou d'anxiété peut induire des modifications comportementales correspondantes chez la souris, le microbiote de donneurs sains pourrait améliorer les résultats comportementaux10. De plus, des observations cliniques préliminaires ont signalé une amélioration des symptômes après une FMT chez certains patients atteints de maladie de Parkinson (PD) ou d'autisme, suggérant que les interventions basées sur le microbiote pourraient avoir une pertinence potentielle dans les troubles neurologiques et neuropsychiatriques11,12. Néanmoins, les mécanismes sous-jacents à ces effets restent mal compris, et des études cliniques sont nécessaires pour établir la sécurité et l'efficacité de la FMT dans la maladie de Parkinson.
Bien que des études antérieures aient suggéré un lien entre le microbiote intestinal et la maladie de Parkinson (PD), les modifications longitudinales de la composition microbienne intestinale après une transplantation fécale (FMT) ainsi que leurs associations avec les caractéristiques cliniques restent mal comprises. Il n'est pas clair si les patients présentant des sévérités cliniques différentes affichent des réponses microbiennes distinctes après une FMT.
Dans cette étude observationnelle rétrospective monocentrique, nous avons examiné les patients atteints de la maladie de Parkinson (PD) ayant subi une transplantation fécale (FMT) dans la pratique clinique courante. Les scores cliniques avant et après la FMT ont été analysés, et les échantillons fécaux disponibles ont été analysés plus en détail par séquençage du gène de l'ARNr 16S afin d'explorer la diversité microbienne intestinale, la composition taxonomique, les profils fonctionnels prédits et leurs corrélations avec les indicateurs cliniques. Cette étude visait à caractériser les résultats cliniques et les profils de la microbiote intestinale après la FMT chez les patients PD, et à fournir des données préliminaires pour de futures études prospectives contrôlées.
Protocole
L'étude a été menée conformément à la Déclaration d'Helsinki, et le protocole a été approuvé par le Comité d'éthique du Deuxième Hôpital Affilié de l'Université médicale de Nanjing (numéro d'approbation : 2021-KY-100-01). Un consentement éclairé écrit a été obtenu de la part de tous les participants.
Cette étude observationnelle rétrospective monocentrique a été menée au Département de neurologie de l'Hôpital affilié n°2 de l'Université médicale de Nanjing. De janvier 2022 à décembre 2023, un total de 32 patients atteints de maladie de Parkinson primitive répondant aux Critères diagnostiques pour la maladie de Parkinson (édition 2020) ont été inclus. Au final, six patients répondant à des critères de sélection stricts et ayant terminé toutes les procédures de l'étude ont été inclus dans l'analyse ultérieure. Les détails du dépistage, des exclusions et du suivi sont présentés dans la Figure supplémentaire 1.
Collecte des échantillons fécaux et analyse des communautés microbiennes
Le microbiote fécal a été obtenu auprès de donneurs sains. Le processus de sélection des donneurs a été strictement mené conformément au Consensus d'experts chinois sur l'application clinique de la transplantation de microbiote fécal. Critères d'inclusion des donneurs : âge compris entre 18 et 40 ans, sans antécédent de maladies chroniques ; absence d'antécédents de maladies gastro-intestinales, de troubles métaboliques, de maladies auto-immunes ou de troubles psychiatriques ; absence d'utilisation d'antibiotiques, de probiotiques, d'immunosuppresseurs ou d'inhibiteurs de la pompe à protons au cours des 3 derniers mois ; absence de voyage dans des zones épidémiques, de transfusion sanguine ou d'intervention chirurgicale au cours des 6 derniers mois. Le dépistage sanguin et fécal permettant d'exclure les maladies infectieuses et les agents pathogènes comprend : le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus de l'hépatite B (VHB), le virus de l'hépatite C (VHC), Treponema pallidum, Clostridium difficile, Salmonella, Shigella, Campylobacter, pathogène Escherichia coli, les virus entériques et les parasites. Le volume d'un seul échantillon de selles valable doit être d'au moins 50 g. Utiliser un système automatisé de purification de la microflore fécale (voir Table des matériels), 500 mL de sérum physiologique stérile ont été ajoutés à chaque 100 g de selles fraîches, suivis de trois cycles de centrifugation et de lavage normalisés (700 × g, 3 min), puis immédiatement inoculé après préparation d'une suspension avec du sérum physiologique stérile dans un rapport volumétrique de 1:2. Les sujets ont reçu une injection unique de 150 mL de suspension contenant environ 5 × 10^13 bactéries viables13.
Tous les receveurs ont reçu une transplantation fécale par coloscopie, avec avancement de l'endoscope jusqu'au caecum et au côlon ascendant ; la suspension a été administrée lentement et de manière homogène par le canal de biopsie afin de favoriser une colonisation préférentielle du côlon droit. Après l'administration, les patients sont restés en position décubitus latéral droit pendant au moins 2 h. Préalablement à la procédure, un régime pauvre en résidus était suivi pendant 3 jours, puis un régime liquide complet pendant 24 h avant l'intervention, avec jeûne solide pendant 6 h et jeûne hydrique pendant 2 h avant l'infusion. La veille de la transplantation, une purge standard de tout l'intestin était effectuée à l'aide d'une solution d'électrolytes au polyéthylène glycol jusqu'à obtention d'un épanchement clair et sans selles. Les restrictions médicamenteuses comprenaient l'arrêt des antibiotiques systémiques au moins 72 h avant la transplantation fécale et leur évitement pendant 1 semaine après celle-ci. Les inhibiteurs de la pompe à protons (IPP) étaient interrompus 24 à 48 h avant la procédure, et les laxatifs ainsi que les probiotiques étaient suspendus le jour de la transplantation.
Durant la procédure, la fréquence cardiaque, la pression artérielle et la saturation en oxygène ont été surveillées en continu, et tout symptôme, tel qu'une distension abdominale, des douleurs ou des nausées, a été observé ; l'infusion a été immédiatement interrompue en cas de douleur abdominale sévère ou d'hypotension. Pendant les 7 premiers jours suivant la transplantation, un suivi quotidien a été effectué afin de noter la fréquence des selles, la consistance des selles et tous les événements indésirables, notamment les douleurs abdominales, la diarrhée, la fièvre et l'hématochacie. Un suivi à long terme s'est prolongé jusqu'à 5 mois, avec des prélèvements fécaux planifiés pour l'analyse de la microflore intestinale et des évaluations cliniques à l'aide de l'échelle d'évaluation unifiée des troubles de Parkinson (UPDRS) et du score de constipation de Wexner, accompagnés de la documentation des modifications des symptômes et de l'utilisation de médicaments concomitants, afin d'évaluer de manière exhaustive à la fois l'efficacité et la sécurité.
Des échantillons fécaux ont été recueillis à six moments différents : avant la TSM et à 1, 2, 3, 4 et 5 mois après la TSM. Tous les participants ont reçu des instructions normalisées pour le prélèvement des échantillons de selles. Environ 10 à 20 g de la partie centrale des selles ont été prélevés à l’aide de pinces stériles et placés dans des récipients de collecte stériles. Les échantillons ont été transportés au laboratoire dans les 2 à 3 heures suivant le prélèvement, puis répartis en aliquots dans des tubes microcentrifuge stériles de 1,5 mL (voir Tableau des matériaux) par des chercheurs formés, en conditions aseptiques. Tous les aliquots ont été immédiatement stockés à −80 °C en attendant des analyses ultérieures.
Après le prélèvement des échantillons fécaux, tous les spécimens ont été transportés sur de la glace sèche vers un prestataire commercial de séquençage (voir Tableau des matériaux) pour le séquençage du gène ARNr 16S. La préparation des bibliothèques, le séquençage et le contrôle qualité initial ont été réalisés selon le protocole standard du prestataire. L'ADN génomique a été extrait de chaque échantillon fécal, puis les régions hypervariables V3–V4 du gène bactérien ARNr 16S ont été amplifiées par réaction en chaîne par polymérase (PCR) à l'aide des amorces 341F et 805R. Le séquençage a été effectué sur une plateforme de séquençage à courtes lectures en laboratoire (voir Tableau des matériaux) utilisant une chimie en lecture double de 2 × 300 pb afin de caractériser les profils microbiens intestinaux des patients avant la FMT et à différents moments de suivi post-FMT. Après le séquençage, les lectures brutes ont été traitées afin d'obtenir des séquences de haute qualité destinées à l'analyse microbienne ultérieure. L'attribution taxonomique a été réalisée à l'aide d'un logiciel commercial d'assignation taxonomique 16S et de sa base de données associée d'identification microbienne (voir Tableau des matériaux). Les profils taxonomiques obtenus ont été utilisés pour les analyses ultérieures de la diversité microbienne, de la composition des communautés, de l'abondance différentielle et des fonctions microbiennes prédites.
Évaluations cliniques et étiquettes analytiques
Les patients atteints de MP ont été répartis en deux groupes selon la gravité de la maladie en fonction de la durée d'évolution : un groupe à forte gravité (>6 ans, désigné « _H ») et un groupe à faible gravité (≤6 ans, désigné « _L »). Les échantillons fécaux prélevés avant la FMT ont été définis comme des échantillons de référence et étiquetés FB_H ou FB_L selon le groupe de gravité correspondant. Les échantillons recueillis à 1, 2, 3, 4 et 5 mois après la FMT ont été étiquetés FP1M_H, FP2M_H, FP3M_H, FP4M_H et FP5M_H pour le groupe à forte gravité, et FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L, FP4M_L et FP5M_L pour le groupe à faible gravité. Les paramètres cliniques évalués comprenaient le score de constipation de Wexner, l'échelle des symptômes non moteurs (NMSS), le questionnaire sur les symptômes non moteurs (NMSQ), l'inventaire neuropsychiatrique (NPI), le stade de Hoehn–Yahr, l'échelle des activités de la vie quotidienne (ADL), l'indice de qualité du sommeil de Pittsburgh (PSQI), l'échelle unifiée des troubles de la maladie de Parkinson (UPDRS I–VI) et le score total de l'UPDRS. Une combinaison de méthodes statistiques descriptives et inférentielles a été utilisée pour analyser les variations des indicateurs cliniques des patients atteints de MP dans le groupe à forte gravité (_H) et le groupe à faible gravité (_L) à six moments différents. Afin d'explorer préliminairement les différences entre groupes à tous les moments, les distributions des indicateurs entre les groupes _H et _L ont été comparées à chaque moment à l'aide du test de Wilcoxon-Mann-Whitney, puis un modèle linéaire mixte (LMM) plus rigoureux, incluant des intercepts aléatoires spécifiques à chaque patient, a été appliqué. En raison de la taille limitée de l'échantillon, les résultats du modèle à effets mixtes sont fournis uniquement comme références exploratoires. Le critère d'évaluation principal de cette étude exploratoire était la variation de la diversité et de la composition du microbiote intestinal entre le moment de référence et les moments postérieurs à la transplantation du microbiote fécal, les modifications cliniques étant considérées comme des critères secondaires.
Regroupement des OTU, analyse de la diversité et abondance taxonomique
Des unités taxonomiques opérationnelles (OTU) ont été utilisées pour résumer la composition des communautés microbiennes, et les séquences présentant une similarité ≥97 % ont été regroupées dans la même OTU. La profondeur du séquençage a été évaluée à l'aide de courbes de raréfaction basées sur l'indice de Shannon, les paliers des courbes indiquant généralement une couverture suffisante pour les analyses ultérieures de la diversité.
La diversité alpha a été évaluée à l'aide des indices Chao1 et de l'estimateur d'abondance basé sur la couverture (ACE) pour la richesse microbienne, ainsi que des indices de Shannon et de Simpson pour la diversité globale et l'équité. La diversité bêta a été évaluée à l'aide des distances UniFrac pondérées et non pondérées, suivies d'une analyse en coordonnées principales (PCoA) afin de visualiser les différences de composition des communautés microbiennes entre les groupes. Les différences entre groupes en matière de diversité alpha et bêta ont été évaluées respectivement à l'aide de tests non paramétriques et d'une analyse de variance multivariée permutationnelle (PERMANOVA), comme décrit dans la section d'analyse statistique.
La composition taxonomique a été résumée aux niveaux de phylum, classe, ordre, famille et genre à partir de données de séquençage du gène de l'ARNr 16S. À l'aide d'un package d'analyse en écologie des communautés pour R (voir Tableau du matériel), identifier et visualiser les 10 taxons les plus abondants à chaque niveau taxonomique. Les profils taxonomiques ont été représentés à l'aide de diagrammes en barres, et certains taxons ont été comparés plus en détail entre les groupes à l'aide de boîtes à moustaches.
Analyse de l'abondance différentielle des taxons microbiens
Les taxons différemment abondants parmi les groupes prédéfinis ont été identifiés à l'aide de l'analyse de la taille de l'effet par discrimination linéaire (LEfSe). LEfSe combine le test de Kruskal-Wallis, le test de Wilcoxon et l'analyse discriminante linéaire (LDA) afin d'identifier les taxons présentant à la fois une signification statistique et une valeur discriminatoire. Les taxons ayant une valeur P < 0,05 et un score LDA (log10) > 3 ont été considérés comme différemment abondants. Les abondances relatives des taxons discriminants ont été visualisées à l'aide de diagrammes en barres taxonomiques.
Prédiction fonctionnelle et analyse de corrélation clinique
Les profils fonctionnels prédits du microbiote intestinal ont été déduits à partir de données de séquençage du gène ARNr 16S à l'aide de Tax4Fun2 et annotés selon la base de données Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Les voies prédites différemment enrichies ont été identifiées à l'aide de LEfSe, avec un seuil de P < 0,05 et un score LDA (log10) > 3. Étant donné que ces profils fonctionnels ont été inférés plutôt que mesurés directement par des approches métagénomiques ou métabolomiques, ils ont été interprétés comme des différences fonctionnelles prédites. Une analyse de corrélation de rang de Spearman a été réalisée afin d'explorer les associations entre les caractéristiques microbiennes et les indicateurs cliniques.
Analyse statistique
Les analyses statistiques ont été réalisées à l'aide du logiciel R (voir la table des matériels). Les variables cliniques ont été résumées sous forme de médianes et d'intervalles (minimum–maximum). Les indices de diversité alpha ont été comparés entre les groupes à l'aide du test de Wilcoxon, tandis que la diversité bêta a été évaluée par PERMANOVA avec 999 permutations. Les taxons et voies fonctionnelles prédites différemment abondants ont été identifiés à l'aide de LEfSe, avec un seuil de significativité défini à P < 0,05 et un score LDA (log10) > 3. Pour l'analyse longitudinale de différence d'abondance, un modèle à effets mixtes avec des intercepts aléatoires spécifiques à chaque patient a été appliqué, suivi de comparaisons par paires post-hoc corrigées par la méthode de taux de fausses découvertes de Benjamini-Hochberg. Une analyse de corrélation de Spearman a été utilisée pour évaluer les associations entre les caractéristiques microbiennes intestinales et les indicateurs cliniques, les valeurs de P de corrélation étant corrigées par la méthode de taux de fausses découvertes de Benjamini–Hochberg. Une valeur de P bilatérale < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Une correction pour comparaisons multiples a été appliquée aux analyses de corrélation et d'abondance taxonomique. Compte tenu de la petite taille de l'échantillon et du plan d'échantillonnage longitudinal répété, les analyses statistiques ont été considérées comme exploratoires, et les résultats ont été interprétés avec prudence.
Résultats
Sélection des patients et caractéristiques de base
Six patients atteints de la maladie de Parkinson ont été inclus dans l'analyse finale, dont trois hommes et trois femmes. L'âge médian était de 69,0 ans (intervalle, 61–75) et l'indice de masse corporelle médian était de 22,6 kg/m2. La cohorte comprenait deux phénotypes cliniques dominants rigides, deux dominants tremblants et deux mixtes. Les caractéristiques cliniques de base sont présentées dans le Tableau 1.
Les caractéristiques cliniques différaient entre les sous-groupes de MP à forte et faible gravité (Tableau 1). Dans cette cohorte exploratoire, le score total de l'échelle UPDRS était plus élevé dans le groupe FB_H que dans le groupe FB_L, ce qui est conforme à la classification prédéfinie de la gravité, indiquant une altération motrice globale plus sévère. Des différences ont également été observées dans plusieurs paramètres cliniques moteurs et non moteurs, notamment les sous-échelles de l'UPDRS, l'indice PSQI, le score de constipation de Wexner, l'échelle ADL et le NMSS. Ces résultats suggèrent que les sous-groupes de gravité prédéfinis différaient non seulement au stade moteur de la maladie, mais aussi selon plusieurs caractéristiques non motrices et fonctionnelles.
Les trajectoires individuelles des patients ont été visualisées à l’aide de graphiques linéaires pour les indicateurs cliniques clés (Figure 1). Comme illustré, une tendance descendante constante des scores NMSQ, NMSS, NPI, PSQI, UPDRS Total et Wexner a été observée chez les six patients après la transplantation fécale (FMT), indépendamment de la gravité initiale de la maladie. Notamment, les patients du groupe _H ont présenté une amélioration clinique plus marquée que ceux du groupe _L, malgré des scores initiaux plus élevés. Les comparaisons cliniques ont révélé des différences constantes entre les groupes à forte et faible gravité. La plupart des comparaisons spécifiques à chaque point temporel étaient significatives, tous les indicateurs cliniques regroupés différaient entre les groupes, et les modèles à effets mixtes ont confirmé une moindre charge symptomatique et une meilleure fonction quotidienne dans le groupe à faible gravité.
Événements indésirables chez les patients atteints de la maladie de Parkinson après une transplantation fécale
Les événements indésirables enregistrés après la FMT ont été résumés dans le Tableau 2. Les événements les plus fréquemment signalés étaient les flatulences, la diarrhée, une constipation aggravée et des nausées/vomissements, chacun survenant chez deux patients. Une douleur abdominale a été rapportée chez un patient. Aucune fièvre n’a été enregistrée, et aucun patient n’a interrompu la FMT en raison d’événements indésirables. Ces résultats indiquent que les symptômes gastro-intestinaux étaient les événements indésirables les plus fréquemment documentés dans ce petit groupe ; toutefois, les résultats concernant la sécurité doivent être interprétés avec prudence en raison de la taille limitée de l’échantillon.
Couverture suffisante de la diversité et identification d'OTU spécifiques aux groupes
L'analyse des courbes de raréfaction a montré que l'indice de Shannon tendait progressivement vers un plateau à mesure que la profondeur de séquençage augmentait, suggérant que la profondeur de séquençage était globalement suffisante pour évaluer la diversité microbienne entre les échantillons (Figure 2A). Un total de 80 OTU ont été identifiés dans l'ensemble des échantillons. Ce nombre relativement faible d'OTU est cohérent avec la profondeur de séquençage et la taille limitée de l'échantillon dans cette étude exploratoire. L'analyse du diagramme de Venn a permis d'identifier des OTU partagés et uniques parmi les 12 groupes (Figure 2B). Un total de 80 OTU ont été détectés, dont 53 OTU partagés par tous les groupes. Le nombre d'OTU uniques dans chaque groupe était le suivant : 2 dans FB_H, 12 dans FB_L, 4 dans FP1M_H, 0 dans FP1M_L, 1 dans FP2M_H, 0 dans FP2M_L, 4 dans FP3M_H, 0 dans FP3M_L, 0 dans FP4M_H, 1 dans FP4M_L, 1 dans FP5M_H et 2 dans FP5M_L. Parmi ces groupes, FB_L présentait le plus grand nombre d'OTU uniques, tandis que FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L et FP4M_H ne présentaient aucun OTU unique dans cette analyse. Ces résultats suggèrent que les sous-groupes de la maladie de Parkinson partageaient un ensemble central d'OTU, tandis que certains groupes présentaient des profils d'OTU spécifiques limités.
La diversité microbienne et les profils fonctionnels prédits diffèrent entre les sous-groupes de gravité de la MP
La diversité alpha était plus élevée dans le groupe FB_L que dans le groupe FB_H, comme en témoignent des indices de Chao1, ACE, Shannon et Simpson accrus (Figure 3A). Une PCoA basée sur UniFrac a montré une séparation apparente entre les deux sous-groupes de gravité, suggérant des différences dans la structure de la communauté microbienne intestinale (Figure 3B). Au niveau du phylum, le groupe FB_L présentait des abondances relativement plus élevées de Firmicutes et d’Actinobacteria, tandis que le groupe FB_H se caractérisait par des abondances plus élevées de Bacteroidetes et de Proteobacteria (Figure 3C). Au niveau du genre, Bacteroides, Megasphaera et Escherichia étaient plus abondants dans le groupe FB_H, tandis que Bifidobacterium et Lactobacillus l’étaient davantage dans le groupe FB_L (Figure 3D).
L'analyse LEfSe a identifié des taxons associés à la gravité qui étaient différemment abondants. Les taxons liés aux Bacteroidetes/Bacteroides et aux Protéobactéries étaient enrichis dans le groupe FB_H, tandis que les taxons liés à Bifidobacterium, aux Actinobactéries, aux Firmicutes, aux Clostridia et à Parabacteroides étaient enrichis dans le groupe FB_L (Figure 3E). L'analyse prévue des voies KEGG a également révélé des profils fonctionnels distincts entre les groupes. Le groupe FB_H était principalement enrichi en voies prédites liées au métabolisme global, au métabolisme des glucides et de l'énergie, à la transduction du signal, aux systèmes à deux composants et à la biosynthèse du lipopolysaccharide. En revanche, le groupe FB_L était enrichi en voies prédites liées à la biosynthèse des métabolites secondaires, au métabolisme des acides aminés, au métabolisme des nucléotides, à la réplication et à la réparation, à la détection du quorum, au transport membranaire et aux transporteurs ABC (Figure 3F). Ces résultats indiquent que les sous-groupes de gravité de la MP différaient par leur diversité microbienne, leur composition taxonomique et leur potentiel fonctionnel prédit.
Un mois après la transplantation fécale, le sous-groupe FP1M_H présentait une diversité microbienne plus élevée et des profils fonctionnels prédits distincts
Par rapport à FB_H, FP1M_H présentait une plus grande diversité alpha, indiquée par des indices Chao1, ACE, Shannon et Simpson accrus (Figure 4A). Une PCoA basée sur UniFrac a montré une séparation nette entre FB_H et FP1M_H, suggérant une modification de la structure de la communauté microbienne intestinale un mois après la FMT (Figure 4B). Au niveau du phylum, FP1M_H présentait des abondances relativement plus élevées de Firmicutes, d’Actinobactéries et de Verrucomicrobia, tandis que FB_H montrait des abondances plus élevées de Bacteroidetes et de Protéobactéries (Figure 4C). Au niveau du genre, Bifidobacterium, Akkermansia, Enterococcus et Lactobacillus étaient plus abondants dans FP1M_H, alors que Bacteroides, Megasphaera et Escherichia l’étaient davantage dans FB_H (Figure 4D).
L'analyse LEfSe a identifié des taxons différemment abondants selon les groupes. Les taxons liés aux Bacteroidetes/Bacteroides étaient enrichis dans FB_H, tandis que les taxons liés aux Firmicutes, Actinobacteria, Clostridia, Bifidobacterium et Acidaminococcus étaient enrichis dans FP1M_H (Figure 4E). L'analyse prévue des voies KEGG a montré que FB_H était enrichi en voies liées à la transduction du signal, aux systèmes à deux composants, au métabolisme des glucides, au métabolisme des lipides, au métabolisme énergétique et au métabolisme des cofacteurs/vitamines. En revanche, FP1M_H était enrichi en voies prévues liées au métabolisme des acides aminés, au métabolisme des nucléotides, au métabolisme de l'amidon et du saccharose, à la réplication et à la réparation, à la traduction, à la biosynthèse de métabolites secondaires, à la détection du quorum, aux transporteurs ABC et au transport membranaire (Figure 4F). Ces résultats suggèrent que, dans le sous-groupe à forte gravité, la FMT était associée à une diversité microbienne accrue ainsi qu'à des modifications de la composition taxonomique et du potentiel fonctionnel prédictif.
La richesse microbienne, la composition taxonomique et les profils fonctionnels prédits différaient entre les groupes FB_L et FP1M_L
Par rapport à FB_L, FP1M_L présentait une richesse microbienne plus élevée, indiquée par des indices Chao1 et ACE accrus, tandis que les indices de Shannon et de Simpson ne différaient pas significativement entre les groupes (Figure 5A). Une PCoA basée sur UniFrac a montré une séparation apparente entre FB_L et FP1M_L, suggérant des différences dans la composition des communautés microbiennes après la FMT (Figure 5B). Au niveau du phylum, FP1M_L présentait des abondances relativement plus élevées d’Actinobacteria, de Verrucomicrobia, de Synergistetes et d’Euryarchaeota, tandis que les Firmicutes et les Bacteroidetes étaient plus abondants dans FB_L (Figure 5C). Au niveau du genre, Bifidobacterium, Akkermansia et Parabacteroides étaient plus abondants dans FP1M_L, tandis que Bacteroides et Lactobacillus l’étaient davantage dans FB_L (Figure 5D).
L'analyse LEfSe a révélé un enrichissement des taxons associés aux Firmicutes, aux Clostridia et aux Ruminococcaceae dans l'échantillon FB_L, tandis que les taxons associés aux Bacteroidetes, aux Bacteroidales, à Parabacteroides, aux Porphyromonadaceae, aux Synergistetes, à Alistipes et aux Rikenellaceae étaient enrichis dans l'échantillon FP1M_L (Figure 5E). L'analyse prévue des voies métaboliques KEGG a indiqué que FB_L était enrichi en voies liées à la transduction du signal, aux systèmes à deux composants, au métabolisme des glucides, au métabolisme des lipides, au métabolisme des acides aminés et des nucléotides sucrés, au métabolisme de l'amidon et du saccharose, ainsi qu'au système de phosphotransférase. FP1M_L présentait un enrichissement dans les voies métaboliques globales, le métabolisme des acides aminés, la traduction, la biosynthèse des acides aminés, la biosynthèse de métabolites secondaires et le traitement de l'information génétique (Figure 5F). Ces résultats indiquent que, dans le sous-groupe à faible gravité, la FMT était principalement associée à une richesse microbienne accrue ainsi qu'à des modifications de la composition taxonomique et du potentiel fonctionnel prédit.
La diversité microbienne intestinale, la composition taxonomique et les profils fonctionnels prédits variaient entre les sous-groupes de MP de gravité élevée à différents moments post-FMT
L'analyse de la diversité alpha parmi les cinq sous-groupes de MP de gravité élevée (FP1M_H à FP5M_H) a révélé une variation de la richesse et de la diversité microbienne selon les temps d'observation (Figure 6A). Parmi ces sous-groupes, FP2M_H présentait les indices Chao1, ACE, Shannon et Simpson les plus faibles, tandis que FP1M_H, FP3M_H, FP4M_H et FP5M_H présentaient des valeurs relativement plus élevées. L'analyse de la diversité bêta à l'aide des distances UniFrac pondérées et non pondérées a mis en évidence une séparation entre les cinq sous-groupes sur les graphiques de PCoA, indiquant des différences dans la composition des communautés microbiennes intestinales selon les temps post-TMF (Figure 6B). Au niveau du phylum, les 10 taxons les plus abondants sont présentés dans la Figure 6C. Les Bacteroidetes étaient plus abondants dans FP3M_H, FP4M_H et FP5M_H, tandis que les Firmicutes et les Actinobacteria étaient plus abondants dans FP1M_H. Les Verrucomicrobia étaient relativement enrichis dans FP2M_H. Au niveau du genre, Bacteroides était relativement plus abondant dans FP3M_H, FP4M_H et FP5M_H, tandis que Akkermansia et Escherichia étaient plus abondants dans FP2M_H. Bifidobacterium était relativement enrichi dans FP1M_H (Figure 6D). L'analyse LEfSe a identifié des taxons distincts et différemment abondants à travers plusieurs sous-groupes de gravité élevée (Figure 6E), notamment des taxons liés aux Firmicutes, aux Actinobacteria, à Bifidobacterium et aux Clostridia dans FP1M_H ; des taxons liés aux Protéobactéries et aux Enterobacteriaceae dans FP2M_H ; des taxons liés aux Bacteroidetes et à Bacteroides dans FP3M_H ; et des taxons liés aux Synergistetes dans FP4M_H. Le profil fonctionnel prédit, basé sur l'annotation des voies KEGG, a révélé des motifs d'enrichissement spécifiques à chaque sous-groupe (Figure 6F). FP1M_H présentait un enrichissement prédit dans le métabolisme de l'amidon et du saccharose ainsi que dans la biosynthèse d'autres métabolites secondaires, FP2M_H un enrichissement prédit dans le métabolisme des cofacteurs et des vitamines ainsi que dans le métabolisme énergétique, et FP5M_H un enrichissement prédit dans la transduction du signal et les systèmes à deux composantes. Ces résultats suggèrent que les sous-groupes de MP de gravité élevée présentent une variation temporelle de la diversité microbienne, de la composition taxonomique et des profils fonctionnels prédits après la TMF.
La diversité microbienne intestinale, la composition taxonomique et les profils fonctionnels prédits variaient entre les sous-groupes de MP de faible gravité à différents moments post-FMT
L'analyse de la diversité alpha parmi les cinq sous-groupes de SP de faible gravité (FP1M_L à FP5M_L) a révélé une variation de la richesse et de la diversité microbienne au fil du temps (Figure 7A). Le groupe FP2M_L présentait des indices Chao1 et ACE relativement plus faibles, tandis que les groupes FP4M_L et FP5M_L présentaient des indices de Shannon et de Simpson relativement plus élevés, indiquant une variation de la richesse et de l'équité parmi les sous-groupes de faible gravité. L'analyse de la diversité bêta, basée sur les distances UniFrac pondérées et non pondérées, a mis en évidence une séparation entre les cinq sous-groupes sur les graphiques de PCoA, suggérant des différences dans la composition des communautés microbiennes intestinales selon les temps post-TMF (Figure 7B). Au niveau du phylum, les 10 taxons les plus abondants sont présentés dans la Figure 7C. Les Bacteroidetes et les Firmicutes étaient les phyla dominants dans tous les groupes, tandis que les Actinobacteria et les Verrucomicrobia étaient relativement enrichis dans le groupe FP1M_L, et les Firmicutes étaient relativement plus abondants dans le groupe FP3M_L. Au niveau du genre, Bifidobacterium et Akkermansia étaient relativement plus abondants dans le groupe FP1M_L, tandis que Bacteroides était relativement plus abondant dans le groupe FP2M_L (Figure 7D). L'analyse LEfSe a identifié des taxons différemment abondants associés à chaque sous-groupe parmi plusieurs sous-groupes de faible gravité (Figure 7E), notamment des taxons liés aux Ruminococcaceae dans le groupe FP1M_L, des taxons liés aux Firmicutes et aux Clostridiales dans le groupe FP2M_L, des taxons liés aux Synergistetes dans le groupe FP3M_L, et des taxons liés aux Bacteroidetes, à Parabacteroides, aux Actinobacteria et à Bifidobacterium dans le groupe FP4M_L. Le profil fonctionnel prédit, basé sur l'annotation des voies KEGG, a révélé des motifs d'enrichissement spécifiques à chaque sous-groupe (Figure 7F). Le groupe FP1M_L présentait un enrichissement prédit dans la biosynthèse des métabolites secondaires, le groupe FP2M_L un enrichissement prédit dans les voies de transduction du signal, les systèmes à deux composants, le traitement de l'information environnementale, les communautés cellulaires-prokaryotes et le métabolisme des glucides, le groupe FP3M_L un enrichissement prédit dans le transport membranaire, la perception du quorum, la réplication et la réparation, ainsi que le système phosphotransférase, le groupe FP4M_L un enrichissement prédit dans le traitement de l'information génétique, et le groupe FP5M_L un enrichissement prédit dans le métabolisme et les voies métaboliques. Ces résultats suggèrent que les sous-groupes de SP de faible gravité présentent une variation temporelle de la diversité microbienne, de la composition taxonomique et des profils fonctionnels prédits après la TMF.
Associations entre des OTU spécifiques et les indicateurs cliniques dans la MP
Afin d'explorer les associations entre les modifications microbiennes intestinales et les caractéristiques cliniques dans la maladie de Parkinson (MP), les 50 principales corrélations entre OTU et paramètres cliniques ont été visualisées après correction pour comparaisons multiples, correspondant à 23 OTU uniques (Figure 8). Plusieurs OTU présentaient des profils de corrélation similaires pour plusieurs indicateurs cliniques. Par exemple, l'OTU165, l'OTU67, l'OTU230, l'OTU154, l'OTU72 et plusieurs autres OTU étaient positivement corrélés au score de Wexner, au stade de Hoehn–Yahr, à l'IPSA et à plusieurs mesures liées à l'UPDRS, tout en étant négativement corrélés à l'échelle ADL et à l'IPN. En revanche, l'OTU10 (Parabacteroides) et l'OTU45 (Fusobacterium) présentaient un profil de corrélation opposé pour plusieurs variables cliniques. L'OTU165, annoté au niveau du phylum comme appartenant aux Firmicutes, était positivement corrélé à la sévérité de la constipation, au stade de la maladie, aux troubles du sommeil et à plusieurs composantes de l'UPDRS, tout en étant négativement corrélé à l'échelle ADL et à l'IPN. De même, l'OTU67 (Porphyromonadaceae) était également corrélé à plusieurs indicateurs cliniques moteurs et non moteurs. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que certains OTU spécifiques sont associés à plusieurs mesures cliniques dans la MP, bien que ces corrélations doivent être interprétées avec prudence et considérées comme génératrices d'hypothèses plutôt que comme une preuve de causalité.
DISPONIBILITÉ DES DONNÉES :
Les matériaux supplémentaires pour cette étude sont disponibles à l'adresse DOI : https://doi.org/10.5281/zenodo.21620775.
Figure 1 : Évolution longitudinale des scores cliniques après la transplantation de microbiote fécal chez des patients atteints de la maladie de Parkinson. Les courbes montrent les variations des scores NMSQ, NMSS, NPI, PSQI, UPDRS total et Wexner pour la constipation, depuis la ligne de base avant la TFM (FB) jusqu’à 1, 2, 3, 4 et 5 mois après la TFM (FP1M–FP5M), dans le groupe à forte gravité (H) et le groupe à faible gravité (L). Les points de données représentent les valeurs résumées au niveau du groupe, et les barres d'erreur indiquent la variabilité ou l'étendue correspondante. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Courbes de rarefaction et comparaison des OTU entre les groupes. (A) Courbes de rarefaction de Shannon illustrant la relation entre la profondeur de séquençage et la diversité microbienne. L’axe des abscisses représente la profondeur de séquençage, et l’axe des ordonnées représente l’indice de diversité de Shannon. Le plateau progressif des courbes indique que la profondeur de séquençage était généralement suffisante pour l’évaluation de la diversité. (B) Diagramme de Venn montrant les OTU partagés et uniques parmi les 12 groupes. Le nombre au centre représente les OTU partagés par tous les groupes, tandis que les nombres dans les régions extérieures indiquent les OTU uniques à chaque groupe. Veuillez cliquer ici pour afficher une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Diversité microbienne, composition taxonomique et différences fonctionnelles prédites entre les groupes FB_H et FB_L. (A) Analyse de la diversité alpha basée sur les indices Chao1, ACE, Shannon et Simpson. (B) Analyse en coordonnées principales (PCoA) fondée sur les distances UniFrac pondérées et non pondérées. (C,D) Abondance relative des 10 principaux taxons microbiens intestinaux aux niveaux du phylum (C) et du genre (D), représentée par des diagrammes en barres empilées et des boîtes à moustaches. (E) Analyse LEfSe montrant les taxons différemment abondants entre les groupes FB_H et FB_L. (F) Analyse LEfSe des voies fonctionnelles prédites selon la base de données KEGG. Les scores LDA positifs et négatifs indiquent les voies enrichies dans les différents groupes. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Diversité microbienne, composition taxonomique et différences fonctionnelles prédites entre les groupes FP1M_H et FB_H. (A) Analyse de la diversité alpha basée sur les indices Chao1, ACE, Shannon et Simpson. (B) Analyse en coordonnées principales (PCoA) basée sur les distances UniFrac pondérées et non pondérées. (C,D) Abondance relative des 10 principaux taxons microbiens intestinaux aux niveaux du phylum (C) et du genre (D), représentée par des diagrammes en barres empilées et des boîtes à moustaches. (E) Analyse LEfSe montrant les taxons différentiellement abondants entre les groupes FP1M_H et FB_H. (F) Analyse LEfSe des voies fonctionnelles prédites de KEGG. Les scores LDA positifs et négatifs indiquent les voies enrichies dans différents groupes. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Différences microbiennes et fonctionnelles entre les groupes FB_L et FP1M_L. (A) Analyse de la diversité alpha des groupes FB_L et FP1M_L. (B) Analyse de la diversité bêta des groupes FB_L et FP1M_L. (C,D) Abondance relative des taxons microbiens intestinaux dans les groupes FB_L et FP1M_L aux niveaux du phylum (C) et du genre (D). (E) Analyse comparative des différences entre espèces des groupes FB_L et FP1M_L. (F) Fonctions microbiennes prédites dans les groupes FB_L et FP1M_L. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 6: Diversité microbienne, composition taxonomique et différences fonctionnelles prédites parmi les groupes FP1M_H, FP2M_H, FP3M_H, FP4M_H et FP5M_H. (A) Analyse de la diversité alpha basée sur les indices de Chao1, ACE, Shannon et Simpson. (BAnalyse en coordonnées principales (PCoA) basée sur les distances UniFrac pondérées et non pondérées.C,D) Abondance relative des 10 principaux taxons microbiens intestinaux au niveau du phylum (C) et au niveau du genre (D), illustrés par des graphiques en barres empilées et des boîtes à moustaches. (EAnalyse LEfSe montrant les taxons différemment abondants parmi les cinq sous-groupes de gravité élevée après la FMT.FAnalyse LEfSe des voies fonctionnelles KEGG prédites. Les scores LDA positifs indiquent les voies enrichies dans les groupes correspondants. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 7 : Diversité microbienne, composition taxonomique et différences fonctionnelles prédites parmi les groupes FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L, FP4M_L et FP5M_L. (A) Analyse de la diversité alpha basée sur les indices de Chao1, ACE, Shannon et Simpson. (B) Analyse en coordonnées principales (PCoA) fondée sur les distances UniFrac pondérées et non pondérées. (C,D) Abondance relative des 10 principaux taxons microbiens intestinaux aux niveaux du phylum (C) et du genre (D), représentée par des diagrammes en barres empilées et des boîtes à moustaches. (E) Analyse LEfSe montrant les taxons différemment abondants parmi les cinq sous-groupes post-FMT de faible gravité. (F) Analyse LEfSe des voies fonctionnelles prédites dans KEGG. Les scores LDA positifs indiquent les voies enrichies dans les groupes correspondants. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 8 : Analyse de corrélation de Spearman entre les OTU et les indicateurs cliniques. Les lignes représentent les OTU et les colonnes représentent les caractéristiques cliniques. Chaque cellule indique le coefficient de corrélation de Spearman entre une OTU spécifique et un indicateur clinique. Le rouge indique une corrélation positive, le bleu une corrélation négative, l'intensité de la couleur reflétant la force de l'association. Les valeurs numériques dans les cellules représentent les coefficients de corrélation. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001 ; ns, non significatif. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
| Patiente | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Sexe (F/M) | M | F | M | F | M | F |
| Âge (années) | 65 | 72 | 68 | 75 | 61 | 70 |
| IMC | 23,5 | 21,8 | 24,2 | 20,5 | 22,1 | 23 |
| Sous-type de la MP | Rigidité | Trémor | Hybride | Rigidité | Trémor | Hybride |
| Évolution de la maladie | 5 | 8 | 6 | 10 | 3 | 7 |
| Score de Wexner | 12 | 15 | 10 | 18 | 8 | 13 |
| UPDRS total | 45 | 61 | 49 | 72 | 36 | 55 |
| NMSS total | 45 | 62 | 50 | 70 | 38 | 55 |
| NMSQ | 10 | 14 | 11 | 16 | 8 | 12 |
| PSQI | 8 | 11 | 9 | 13 | 6 | 10 |
| ADL | 90 | 75 | 85 | 70 | 95 | 65 |
| NPI | 5 | 9 | 6 | 12 | 3 | 7 |
| Durée de la constipation | 4 | 7 | 5 | 9 | 2 | 6 |
| LEDD (mg/j) | 600 | 800 | 700 | 900 | 400 | 750 |
| Utilisation de laxatifs | Non | Utilisation intermittente | Non | Utilisation à long terme | Non | Utilisation intermittente |
| Utilisation de probiotiques | Non | Oui | Non | Oui | Non | Non |
| Utilisation d'antibiotiques | Non | Non | Oui | Non | Non | Non |
| Stade de Hoehn–Yahr | 2 | 3 | 2,5 | 3,5 | 1,5 | 3 |
| Groupe de gravité | faible | élevé | faible | élevé | faible | élevé |
Tableau 1 : Caractéristiques démographiques et cliniques de base des patients atteints de la maladie de Parkinson, stratifiées selon la durée de la maladie. Les patients ont été répartis en groupe à longue durée (>6 ans ; FB_H) ou en groupe à courte durée (≤6 ans ; FB_L). Les données doivent être présentées sous forme de médiane (intervalle) pour les variables continues et de nombre (%) pour les variables catégorielles, le cas échéant. Abbréviations : ADL, Activités de la vie quotidienne ; BMI, indice de masse corporelle ; NMSS, Échelle des symptômes non moteurs ; NMSQ, Questionnaire sur les symptômes non moteurs ; NPI, Inventaire neuropsychiatrique ; PD, Maladie de Parkinson ; PSQI, Indice de qualité du sommeil de Pittsburgh ; UPDRS, Échelle unifiée d'évaluation de la maladie de Parkinson.
| Événements indésirables | Patients (n, %) |
| Flatulences | 2 (33,3 %) |
| Douleur abdominale | 1 (16,7 %) |
| Diarrhée | 2 (33,3 %) |
| Constipation aggravée | 2 (33,3 %) |
| Fièvre | 0 |
| Nausées/vomissements | 2 (33,3 %) |
| Arrêt du TCM en raison d'événements indésirables | 0 |
Tableau 2 : Événements indésirables après la transplantation du microbiote fécal chez des patients atteints de la maladie de Parkinson. Le tableau présente le nombre et le pourcentage de patients ayant présenté chaque événement indésirable pendant le suivi après la transplantation du microbiote fécal. Aucune fièvre ni interruption du traitement en raison d’événements indésirables n’a été signalée. Abréviations : FMT, transplantation du microbiote fécal ; PD, maladie de Parkinson.
Figure supplémentaire 1 : Sélection des participants et flux des patients. Organigramme du processus de sélection des échantillons chez des patients atteints de la maladie de Parkinson sous réserve de transplantation fécale microbiotique (FMT) et participant au séquençage ARNr 16S. n représente le nombre de participants.Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Discussion
La MTF est une intervention fondée sur le microbiote qui consiste à transférer le microbiote fécal d'un donneur sain vers l'intestin du receveur afin de rétablir l'équilibre microbien intestinal14. Des preuves croissantes indiquent que le microbiote intestinal joue un rôle important dans le maintien de l'homéostasie du système nerveux15. Des données issues de l'axe bidirectionnel intestin-cerveau suggèrent que le microbiote intestinal pourrait influencer l'inflammation du système nerveux central, le métabolisme des neurotransmetteurs et les réponses comportementales dans la maladie de Parkinson (MP)16,17. La transplantation de microbiote a donc suscité un intérêt croissant en tant qu'intervention potentielle, bien que son application clinique dans les troubles neuropsychiatriques et les maladies neurodégénératives demeure exploratoire18. Cette étude observationnelle rétrospective monocentrique a évalué les résultats cliniques, la sécurité et des profils exploratoires du microbiote intestinal chez des patients atteints de MP ayant bénéficié d'une transplantation fécale de microbiote (MTF) dans la pratique clinique courante. Nous avons observé des différences de richesse microbienne intestinale, de diversité, de structure communautaire et de profils fonctionnels prédits selon les sous-groupes de gravité de la MP et les moments suivant la MTF. Ces résultats suggèrent que les profils microbiens intestinaux pourraient varier en fonction de la gravité de la maladie et évoluer dynamiquement après une intervention par MTF. Par conséquent, ces résultats doivent être considérés uniquement comme générateurs d'hypothèses et nécessitent une validation dans des études plus larges, dotées d'une puissance statistique adéquate.
La constipation est l'un des symptômes non moteurs les plus fréquents et les plus pénibles dans la MP19. La constipation peut réduire la qualité de vie, augmenter le besoin de laxatifs et nuire à l'absorption des médicaments dopaminergiques. Dans la cohorte actuelle, les scores de constipation de Wexner ont diminué après la TFM chez les deux sous-groupes analytiques, bien que l'ampleur et la persistance de l'amélioration aient varié selon les moments de suivi. Ce schéma suggère une association temporelle entre la TFM et l'amélioration des symptômes intestinaux.
Nous avons également observé des modifications de plusieurs paramètres cliniques moteurs et non moteurs, notamment les scores NMSS, PSQI, UPDRS III et UPDRS total. Ces résultats sont notables car la maladie de Parkinson est un trouble multisystémique dans lequel dysfonctionnement gastro-intestinal, troubles du sommeil, symptômes autonomes, symptômes neuropsychiatriques et déficit moteur coexistent fréquemment. Une explication possible est que la modulation du microbiote intestinal pourrait influencer la motilité gastro-intestinale, l'inflammation systémique, l'intégrité de la barrière intestinale, les métabolites microbiens et la signalisation le long de l'axe microbiote-intestin-cerveau. Néanmoins, les scores moteurs et non moteurs dans la maladie de Parkinson sont influencés par de nombreux facteurs, notamment le stade de la maladie, le traitement dopaminergique, la qualité du sommeil, l'humeur, le dysfonctionnement autonome, le statut de rééducation et l'activité quotidienne. Par conséquent, les modifications des scores UPDRS, NMSS, PSQI et des mesures liées aux ADL doivent être interprétées comme des observations cliniques exploratoires.
Nos résultats sont globalement cohérents avec les études antérieures reliant le microbiote intestinal à l'hétérogénéité clinique associée à la maladie de Parkinson. Une étude récente a rapporté que la transplantation de microbiote fécal provenant de donneurs sains pouvait améliorer les symptômes moteurs et non moteurs chez des patients atteints de la maladie de Parkinson, accompagnée de modifications de la composition du microbiote intestinal et des voies fonctionnelles13,20. Bien que les troubles du contrôle des impulsions n'aient pas significativement affecté les diversités α et β chez les patients parkinsoniens dans une étude précédente, certains taxons microbiens étaient enrichis chez les patients présentant des troubles du contrôle des impulsions et montraient des différences fonctionnelles potentielles dans des voies telles que la dégradation des xénobiotiques et le métabolisme de la niacine21. Une autre étude a signalé que les patients parkinsoniens souffrant d'anxiété présentaient une composition modifiée du microbiote intestinal ainsi qu'une β-diversité altérée, renforçant davantage l'hypothèse d'une association possible entre la flore intestinale et les symptômes non moteurs liés à la maladie de Parkinson22. Dans cette étude, la diversité microbienne et la composition différaient entre les sous-groupes à forte et faible gravité, et plusieurs sous-groupes post-TMF présentaient des profils microbiens distincts. Ces résultats soutiennent l'hypothèse que le microbiote intestinal pourrait être impliqué dans les manifestations cliniques multidimensionnelles de la maladie de Parkinson, bien que les relations de causalité restent à confirmer.
Plusieurs taxons identifiés dans cette étude pourraient être biologiquement pertinents par rapport aux modifications liées à la MP dans le microbiote intestinal. Certaines bactéries pourraient influencer la physiopathologie de la MP par l'intermédiaire de voies immunitaires et métaboliques23. Les Firmicutes constituent l'un des principaux phylums bactériens à Gram positif présents dans l'intestin humain et regroupent des espèces impliquées dans la production d'acides gras à chaîne courte et le maintien de la barrière intestinale24. Dans cette étude, l'OTU165, annoté au niveau du phylum comme appartenant aux Firmicutes, était l'une des OTU les plus fréquemment associées à des variables cliniques. Toutefois, les groupes taxonomiques larges tels que les Firmicutes regroupent des membres fonctionnellement divers, et leur interprétation biologique doit être abordée avec prudence. Une analyse métagénomique fécale a montré que le genre Lactobacillus et ses épitopes microbiens associés issus du phylum Firmicutes sont enrichis chez les patients atteints de MP et sont corrélés à des marqueurs inflammatoires ainsi qu'à des voies métaboliques telles que la fermentation du propionate25. Le genre Bifidobacterium possède des propriétés potentiellement anti-inflammatoires et pourrait contribuer à la régulation du microbiote intestinal, tandis que le genre Bacteroides est un genre commensal important dont le déséquilibre a été associé à une altération de la fonction de la barrière intestinale et à une augmentation des réponses inflammatoires26,27. Dans la présente étude, Bacteroides était relativement plus abondant dans FP2M_L, tandis que Bifidobacterium était relativement plus abondant dans FP1M_L. Dans un modèle rat de la MP, une supplémentation avec Bifidobacterium breve Bif11 a amélioré les troubles moteurs et cognitifs, réduit les facteurs inflammatoires et le stress oxydatif dans le mésencéphale, et restauré la teneur en acides gras à chaîne courte ainsi que la fonction de la barrière intestinale28. Des études antérieures ont également rapporté une modification de l'abondance de Bacteroides chez les patients atteints de MP, accompagnée de changements dans le métabolisme des précurseurs des acides gras à chaîne courte et d'associations avec la gravité de la maladie29. Ces résultats indiquent que les taxons observés dans cette étude pourraient présenter une signification biologique potentielle, mais une analyse taxonomique à plus haute résolution et une validation fonctionnelle sont nécessaires.
L'analyse de prédiction fonctionnelle a suggéré que différents sous-groupes de la MP présentaient des profils d'enrichissement prévus distincts des voies KEGG. Le groupe FB_H présentait un enrichissement prévu dans des voies telles que le métabolisme des glucides, la phosphorylation oxydative, le métabolisme microbien dans des environnements variés et les processus liés aux lipopolysaccharides, ce qui pourrait refléter une modification du potentiel métabolique microbien dans le groupe à forte gravité. La phosphorylation oxydative est un processus majeur par lequel les mitochondries produisent de l'énergie et maintiennent une fonction neuronale normale30. Une perturbation de la phosphorylation oxydative peut entraîner une carence énergétique, un stress oxydatif et une neuroinflammation, qui ont été impliqués dans la dépression et la MP31. Des études ont suggéré que le microbiote intestinal pourrait influencer le dysfonctionnement mitochondrial en régulant la synthèse des neurotransmetteurs, la mitophagie et l'homéostasie du stress oxydatif32. Les gènes associés à la MP pourraient également altérer la fonction du complexe I mitochondrial, réduire la production d'ATP et aggraver la progression de la maladie en perturbant la voie Akt33. De plus, le lipopolysaccharide (LPS), une composante importante des bactéries à Gram négatif, pourrait déclencher des réponses neuroinflammatoires, et des études animales ont montré qu'une exposition au LPS pouvait activer les microglies, favoriser la libération de facteurs inflammatoires, endommager les structures nerveuses et induire des modifications comportementales semblables à celles observées dans la maladie de Parkinson34. Dans cette étude, certains sous-groupes à faible gravité et post-FMT présentaient également un enrichissement prévu dans des voies liées au métabolisme des acides aminés, à la biosynthèse des métabolites secondaires, au transport membranaire, à la réplication et à la réparation, ainsi qu'au métabolisme lié aux acides gras à chaîne courte. Toutefois, étant donné que ces résultats concernant les voies ont été déduits du séquençage de l'ARNr 16S plutôt que mesurés directement par des approches métagénomiques ou métabolomiques, ils doivent être considérés comme exploratoires.
Cette étude a également évalué les associations entre les caractéristiques microbiennes intestinales et les indicateurs cliniques reflétant les symptômes moteurs et non moteurs de la MP. Le score de Wexner reflète la fonction défécatoire ; le stade de Hoehn–Yahr et l'UPDRS évaluent la gravité de l'atteinte motrice ; le PSQI et l'ADL mesurent respectivement la qualité du sommeil et la capacité fonctionnelle quotidienne ; et le NPI évalue les symptômes neuropsychiatriques tels que l'anxiété et la dépression35,36,37. Plusieurs OTU étaient associées à des échelles cliniques liées à la constipation, aux troubles du sommeil, à l'atteinte motrice, au statut fonctionnel et aux symptômes neuropsychiatriques. Des études contrôlées randomisées antérieures ont rapporté que la FMT pourrait améliorer la fonction autonome et les symptômes gastro-intestinaux chez les patients atteints de MP et augmenter la complexité du microbiome intestinal, suggérant que la FMT pourrait constituer une intervention adjointe réalisable38. Une autre étude a également montré que la diversité microbienne intestinale était modifiée chez les patients atteints de MP, les Firmicutes et les Actinobacteria étant positivement corrélés aux scores de l'UPDRS III, du NMSS, du Wexner et du questionnaire sur la maladie de Parkinson à 39 items (PDQ-39), tandis que les Bacteroidetes présentaient des corrélations négatives avec ces indicateurs39. Néanmoins, les corrélations observées dans la présente étude n'établissent pas de causalité, et le sens de ces associations doit être interprété avec prudence.
La sécurité est une considération essentielle dans l'évaluation de la transplantation fécale (FMT) pour les maladies neurodégénératives. Dans ce groupe, les effets indésirables rapportés étaient principalement gastro-intestinaux, notamment des flatulences, de la diarrhée, une constipation aggravée, des nausées/vomissements et des douleurs abdominales. Aucune fièvre n’a été enregistrée, et aucun patient n’a interrompu la FMT en raison d’événements indésirables. Ces résultats suggèrent que la FMT a été globalement bien tolérée dans ce petit groupe. Toutefois, l’évaluation de la sécurité reposait sur des dossiers cliniques rétrospectifs et un nombre limité de patients. Des complications rares mais cliniquement importantes, telles qu’infection, aspiration, transmission de pathogènes provenant du donneur, complications métaboliques et effets indésirables différés, ne peuvent être exclues. De futures études prospectives devraient inclure des définitions normalisées des effets indésirables, une surveillance active de la sécurité, la documentation du dépistage des donneurs et un suivi à long terme.
Plusieurs limites doivent être reconnues, notamment la petite taille de l'échantillon (n = 6), l'absence de groupe témoin, un plan expérimental avec mesures répétées présentant un risque de pseudoréplication et de régression vers la moyenne, ainsi qu'une documentation incomplète des facteurs de confusion potentiels tels que l'alimentation, les traitements contre la constipation, les ajustements médicamenteux et l'utilisation d'antibiotiques ou de probiotiques, bien que les participants aient été conseillés d'éviter ces derniers ; des expositions non documentées ne peuvent être exclues et auraient pu influencer le microbiote intestinal. De plus, les antécédents familiaux de la maladie de Parkinson ou d'autres troubles neurologiques n'ont pas été enregistrés de manière systématique, empêchant toute évaluation des contributions génétiques ou familiales. Les prédictions fonctionnelles étaient basées sur des données d'ARNr 16S plutôt que sur des mesures directes de métagénomique ou de métabolomique, et plusieurs OTU n'ont été annotées qu'à des niveaux taxonomiques larges, ce qui limite l'interprétabilité biologique. Ces limites imposent une interprétation prudente de ces résultats.
Néanmoins, cette étude exploratoire suggère que la transplantation fécale (FMT) était associée à des modifications des symptômes liés à la constipation, à certaines échelles cliniques motrices et non motrices, aux événements indésirables gastro-intestinaux et aux profils exploratoires du microbiote intestinal chez des patients atteints de la maladie de Parkinson (PD). Ces résultats fournissent des données préliminaires issues du monde réel et appuient la poursuite de l'exploration d'interventions ciblant le microbiote chez les patients atteints de PD et de constipation. Toutefois, en raison de la petite taille de l'échantillon, de la conception rétrospective, de la structure à mesures répétées et de l'absence de groupe témoin, les résultats doivent être interprétés avec prudence. Des études prospectives contrôlées, utilisant des protocoles standardisés de FMT, des critères d'évaluation cliniques prédéfinis, une surveillance rigoureuse de la sécurité et des analyses intégrées multi-omiques, sont nécessaires pour préciser la valeur clinique, la sécurité et les mécanismes biologiques de la FMT dans la maladie de Parkinson.
Déclarations de divulgation
Conflits d'intérêts : Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d'intérêts.
Remerciements
Nous tenons à remercier tous les collègues qui ont aidé et soutenu cette recherche. Leur collaboration et leurs encouragements ont été d'une valeur inestimable pour notre travail.
Financement : Cette recherche a été financée par le programme clé provincial du Jiangsu pour la santé des personnes âgées (LKZ2022004).
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Système MiSeq | Illumina, Inc. | SY-410-1003 | Plateforme de séquençage à lecture courte sur banc utilisée pour le séquençage d'amplicons V3–V4 de l'ARNr 16S avec une chimie en lecture double de 2 × 300 pb. |
| Metagenome@KIN | World Fusion Co., Ltd. | v2.2.1; https://www.w-fusion.com/metagenome | Logiciel commercial utilisé pour l'assignation taxonomique de l'ARNr 16S et l'analyse des communautés microbiennes. |
| Base de données d'identification microbienne (bactérienne) | TechnoSuruga Laboratory Co., Ltd. | DB-BA, base de données v10.0; https://www.tecsrg.co.jp/services/enki/ | Base de données de référence d'ADNr 16S bactérien utilisée pour l'identification microbienne. |
| Amorce 341F | BGI Genomics Co., Ltd. | Oligonucléotide personnalisé ; aucun numéro de catalogue | Séquence de l'amorce directe : 5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′. |
| Amorce 805R | BGI Genomics Co., Ltd. | Oligonucléotide personnalisé ; aucun numéro de catalogue | Séquence de l'amorce inverse : 5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′. |
| Service de séquençage du gène de l'ARNr 16S | BGI Genomics Co., Ltd. (Wuhan, Chine) | https://www.bgi.com/us/sequencing-services/rna-sequencing-solutions/16s18s-its-sequencing/ | Fournisseur commercial de séquençage ; a réalisé la préparation des bibliothèques, le séquençage et le contrôle initial de qualité. |
| Tubes microcentrifuges Eppendorf Safe-Lock, Biopur, 1,5 mL | Eppendorf SE | '0030121589 | Tubes en polypropylène stériles utilisés pour aliquoter les échantillons fécaux destinés à un stockage à −80 °C. |
| LEfSe | Segata Lab/bioBakery | v1.1.2; https://github.com/SegataLab/lefse | Logiciel d'analyse de la taille de l'effet par analyse discriminante linéaire, utilisé pour identifier les taxons et les voies prédites différentiellement abondants. |
| Tax4Fun2 | Équipe de développement Tax4Fun2 | v1.1.5; https://github.com/fjossandon/Tax4Fun2 | Package R utilisé pour inférer les profils fonctionnels de l'Encyclopédie de Kyoto des gènes et des génomes à partir de données d'ARNr 16S. |
| Package R microeco | Chi Liu et contributeurs | v1.15.0; https://cran.r-project.org/package=microeco | Package d'analyse et de visualisation en écologie communautaire pour les analyses de l'abondance et de la diversité microbiennes. |
| Logiciel R | Fondation R pour l'informatique statistique | Version non indiquée ; https://www.r-project.org/ | Environnement de calcul statistique utilisé pour les analyses cliniques et du microbiome ; la version exacte doit être confirmée par les auteurs. |
| Système automatisé de purification de microbiote fécal GenFMTer | Nanjing FMT Medical Co., Ltd. | Modèle : GenFMTer ; https://en.fmtmed.com/ | Système automatisé utilisé pour la centrifugation normalisée, le lavage et la préparation de la suspension de microbiote fécal. |
Références
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