ATELIER OUTILS ET MODÈLES D’ÉTUDE DU MICROBIOTE...

ATELIER

OUTILS ET MODÈLES D’ÉTUDE DUMICROBIOTE INTESTINAL17 Novembre 2014 ‐ Hôpitaux Lyon Sud, Pavillon Médical

En partenariat avec

PROGRAMME

Atelier outils et modèles d’étude du microbiote intestinal – 17 novembre 2014, Lyon 2

9h30 ‐ Présentations plénières : état de l’art et outils technologiquesModérateur : François LEULIER, Directeur d’équipe, Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon9h30 : Introduction par Lyonbiopôle et CENS

9h40 : Rôle du microbiote intestinal dans la santé et la maladie Stanislav DUSKO EHRLICH, Directeur de recherche, Unité de recherche de génétique microbienne, INRA

10h30 : Outils et modèles d’analyse du microbiote ‐ Exemples des dispositifs développés en Rhône‐Alpes François LEULIER, Directeur d’équipe, Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon Artem KHLEBNIKOV, Développement partenariat, BIOASTER

11h20 : Point de vue d’un clinicien sur le rôle du microbiote en pathologie Denis FOUQUE, Pu‐PH, Unité de Néphrologie, Dialyse et Nutrition Rénale, HCL

11h50 : Le microbiote, l'étranger intime Vincent BATY, Gastro‐entérologue, Clinique mutualiste de l'union Christine DURIF‐BRUCKERT, Psychologue, Anthropologue, GRePS, Université Lyon 2 Elodie GIROUX, Philosophe, IRPHIL, Université Lyon 3

12h25 : Présentation de la méthodologie des tables rondes Claudia CHAGNEAU, Responsable des projets R&D, Lyonbiopôle

12h30 ‐ Déjeuner buffet

13h30 ‐ Tables rondes de brainstorming

TABLE RONDE 1 : Outils d’analyse du microbiote intestinalAnimée par Stéphane BULTEAU, Project Manager, bioMérieux

TABLE RONDE 2 : Modèles (animaux, in vitro, in silico) innovants pour l’étude du microbiote Animée par François LEULIER, Directeur d’équipe, Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon

16h00 ‐ Conclusions de la journée

16h30 ‐ Networking

OBJECTIF DES TABLES RONDES


Mettre en évidence les défis technologiques à relever

Identifier des actions/projets à engager en matière de développements technologiques, scientifiques, cliniques et industriels

Qualifier et définir les actions fédératrices à engager

Tables rondes de brainstorming pour poursuivre les échanges sur la base des présentations du matin afin de faire émerger de nouveaux projets innovants répondant aux problématiques technologiques, scientifiques et aux besoins médicaux actuels.

Table ronde N°2 :

Modèles (animaux, in vitro, in silico) innovants pour l’étude du microbiote

intestinal

Table ronde N°1 :

Outils d’analyse du microbiote intestinal

13H30 – 14H30 SÉQUENCE 1 :

introduction

14H30 – 15H30 SÉQUENCE 2 :

identification des actions

15H30 – 16H00 SÉQUENCE 3 :

Qualification des actions et synthèse

Définition des besoins non couverts par les modèles actuels Tour de table de présentation des participants : activités et expertises

Retour sur les présentations du matin : bilan des outils (TR1) / modèles (TR2)

existants et de leurs caractéristiques

identification des besoins non couverts par les outils (TR1) / modèles (TR2) actuels

Brainstorming, identification d’actions potentielles Réflexion individuelle sur des actions permettant de répondre aux besoins non

couverts (chaque participant dispose de quelques post‐its pour formuler par écrit ses

propositions d’actions => 1 idée d’action par post‐it)

Explicitation des propositions par chaque participant

Regroupement des actions similaires par grappe et reformulation des idées

Qualification et positionnement des actions sur la matrice Qualification des actions selon 2 critères (potentiel/ durée de mise en œuvre)

Positionnement des actions sur la matrice de restitution

Bilan des points clés discutés et conclusion

DÉROULEMENT DES TABLES RONDES

4Atelier outils et modèles d’étude du microbiote intestinal – 17 novembre 2014, Lyon

Table ronde 1Outils d’analyse du microbiote intestinalAnimée par Stéphane BULTEAU, Project Manager, bioMérieux

Atelier outils et modèles d’étude du microbiote intestinal – 17 novembre 2014, Lyon

Liste des participants TR1


NOM Prénom SOCIETE

BOMCHIL Natalia MERIAL

BULTEAU Stéphane BIOMERIEUX

DELATRE Delphine ANTAGENE

DURIF‐BRUCKERT Christine GREPS ‐ UNIVERSITE LYON2

EL JAAFARI Assia CARMEN ‐ INSERM U1060

FOUQUE Denis UCBL / HCL

GAY Olivia GENOSTAR

MIGANEH Celine GENOSTAR

POUZOL Stéphane FONDATION MERIEUX

RAVEL Denis ALMA BIOTHERAPEUTICS

SZULC Pawel HEH ‐ INSERM U1033

TROCME Candice LABORATOIRE BEP ‐ CHU GRENOBLE

VACHON Carole BIOMERIEUX

VALENTIN Christian LYONBIOPOLE

VINCENT Estelle LYONBIOPOLE

animateur

Principales actions identifiées dans la Table Ronde TR1

7

POTE

NTI

EL

DUREE DE MISE EN OEUVRE


COURT TERME MOYEN TERME LONG TERME

FAIB

LEM

OYE

N

ELEV

É

Standardiser la prise d’essai => quantité de faeces

Logistique de transport adapté aux lieux (culture, climat) (Validée)

Communication grand public sur la métagénomique

Méthode d’isolement différentiel de l’ADN microbien dans un excès d’ADN de l’hôte

Créer un portail d’entrée unique vers les bases de données et les outils d’analyse

Standardisation de l’extraction (protocole générique?)

Guide de montage d’une étude clinique (un projet) de métagénomique

Méthodes d’analyse standardisées

Créer un échantillon / panel de référence du microbiote

Analyse in situ

Méthode de collecte non invasive

Méthode bas coûtde caractérisation d’un échantillon complexe

Centre de référence(centralisation / diffusion de méthodes standardisées / coordination d’études)

Table ronde 2Modèles (animaux, in vitro, in silico) innovantspour l’étude du microbioteAnimée par François LEULIER, Dir. d’équipe, Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon


Liste des participants TR2


NOM Prénom SOCIETE

AFFAGARD Hervé

BAIN Christine PLATINE PHARMA SERVICES

BARCZA STOCKLER‐PINTO Milena CARMEN ‐ INSERM U1060

BAUM Binah ALMA BIOTHERAPEUTICS

DE LUCA Karelle MERIAL

FANÇA‐BERTHON Pascale NATUREX

GAUTIER Christian UBCL, CNRS, INRIA

GUDIN Simon LYONBIOPOLE

HRADECKY Pavel ALTRABIO

LEULIER François IGFL

NAZARE Julie‐Anne CENS

PLANTAMURA Emilie INSERM U1111

TAMELLINI Andrea BIOASTER

TOUSSAINT Bertrand UNIVERSITE DE GRENOBLE

VERON Amélie THE COSMO COMPANY

YOUNG Joanne CYTOO

animateur

Principales actions identifiées dans la Table Ronde TR2

10

POTE

NTI

EL

DUREE DE MISE EN OEUVRE


COURT TERME MOYEN TERME LONG TERME

FAIB

LEM

OYE

N

ELEV

É

Elargir les cohortes de patients dont le paramètre « microbiote » est décrit (+ phénotypage)

Etudier des modèles de microbiotes plus simples (communautés plus petites) pouvant évoluer rapidement entre pathogénicité et symbiose

Sur des populations naturelles, compromis entre transmission de microbiote et transmission de parasites=> faut il valider la campagne « main propre » ?

Identifier les métabolites microbiens et développer les outils pour les observer

Projet PILOTE : former un consortium interdisciplinaire pour une exploration systématique (clinique , microbiologie, modèles in silico, SHS…)Sur inflammation chronique? Obésité?

Analyser l’impact des métabolites produits

Développer une gamme de modèles animaux standardisés

Développer des modèles in vitro (communauté, communauté/hôte)

Développer des modèles communautaires de réseaux de gènes et réseaux métaboliques (modèles in silico)

Réfléchir à l’ingénierie du microbiote

Principaux points abordés dans les discussions (1/3)

• Modèles animaux– murin : peut être germ‐free (GF), puis standardisation du microbiote ; – drosophile : idem et moins onéreux ; – aviaire : non présenté, mais peut‐on influencer l’œuf ? Transmission de microbiote avant l’éclosion– Pour les modèles (animaux et in vitro) : standardisation de souches (fond génétique). Exemple : Souris SPF ( ?)– Existe‐t‐il des modèles humanisés avec microbiote humain => Réponse : Oui, souris GF observation du système immunitaire : il

est éduqué en fonction du microbiote autologue. Le système immunitaire est moins bon avec un microbiote de rat, et encore pire avec un microbiote humain.

• Modèles de digestion artificiels– A Clermont‐Ferrand : intestin artificiel initialisé par une flore complexe issue du MB fécal humain– solutions commerciales : SHIME (Simulator of Human Intestinal Microbial Ecosystem) de ProDigest

www.prodigest.eu/en/technology/2simulatorofhumanintestinalmicrobialecosystemshime

– D’autres modèles de digestion artificielle pourraient être développés

• Puce « body on a chip »– Existence d’une puce « body on a chip » avec des compartiments de co‐culture de types cellulaires et un fluide qui circule d’un

compartiment à l’autre.– A Lyon : co‐culture avec entérocytes – passage LPS dans les tissus adipeux– Naturex a un projet FP7 avec ProDigest => Extrait de plante et digestion

• Compréhension du rôle d’une espèce spécifique dans le microbiote– Est‐il possible de faire des knock‐out de bactéries dans le microbiote pour étudier l’effet spécifique ?– Remarque : le microbiote est un écosystème complexe => besoin de suivi longitudinal sur l’évolution de la pathologie– Autre possibilité serait d’étudier l’impact d’une antibiothérapie ou de phages qui ciblent une famille bactérienne spécifique – Question : la réponse de l’hôte au microbiote dépend‐elle de la génétique ?



• Démonstration de transmission d’une maladie infectieuse par transmission de microbiote : – Colite induite de la souris : souris sauvages élevées dans la cage de souris malades deviennent malades.– Fonctionne aussi avec les souris allergiques : une souris non allergique peut le devenir si elle est élevée avec des souris

allergiques (animaux coprophages)

• Le HMP – human microbiome project– www.hmpdacc.org

– a mis en place une composante de crowd funding : un individu envoie 100$, reçoit un kit, envoie un échantillon à HMP, qui analyse le microbiote et met le résultat (richesse, déviance par rapport à la moyenne) à disposition du donneur.

– Ce projet crée des débats philosophiques

• Besoin d’harmonisation des procédés d’extraction et analyse du microbiote fécal. Les projets principaux sont sensés collaborer, mais ils sont concurrents.

• Modèles in vitro : – Constat : aucun modèle in vitro n’a été présenté en séance plénière. – Prébiotiques et modèles de croissance : possibilité de modèles in vitro – en anaérobie + milieu acide.– Pour l’instant les milieux in vitro sont non standardisés pour le microbiote : ce sont des milieux complexes « naturels » – est‐ce que le séquençage remplace le microscope ? Choix de gènes vs. Métabolites (volatiles + pas encore quantitatif – manque

d’outils de mesure : prélèvement + mesure quantitative)


• Métabolites – Comment détecter de nouveaux métabolites ?– Quelle influence le microbiote a‐t‐il sur les métabolites ? – Lien entre microbiote et alimentation : observer les métabolites (suivi de glucose par marqueurs ? butyrate ?) plutôt

que les gènes – une fois le métabolite d’intérêt identifié, chercher le mécanisme de production – Question de la cinétique longitudinale (time scale) / de l’échéance de temps (minutes / heures ?)– Importance d’avoir une carte métabolique des microbiotes pour y identifier les nœuds (gènes, métabolites) clés– L’étude luminex / cytokine ( ?) hormone ( ?) a permis de mettre en avant la présence de métabolites dans différents

contextes : effet du microbiote – structuration des populations microbiennes dans le microbiote lié à la nutrition à court terme : quelques jours (dont

les probiotiques qui peuvent typiquement être pris tous les jours)– développement d’une maladie chronique : mois, années et mise en place de cercles vicieux

– Pistes de recherches : si l’hôte a besoin d’un métabolite quelconque : quelle communauté du microbiote peut le lui procurer ? (étude du réseau métabolique des souches bactériennes + du méta‐réseau)

– => Besoin de cohortes plus nombreuses avec un suivi et une standardisation de l’extraction et du traitement du microbiote.

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Un réseau d’experts scientifiques, cliniciens et industriels

pour répondre aux enjeux de santé publique liés à la nutrition

www.cens‐nutrition.com

1517 novembre 2014 ‐ présentation

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