Digestion humaine de l'ADN

[Moraine]

Bonjour,

Tout d'abord, je souligne que je ne connais pas grand-chose en biologie surtout au niveau de l'échelle de l'ADN.

Je me pose plusieurs questions sur la décomposition de l'ADN lors de la digestion. Prenons comme exemple un être humain en bonne santé et en condition physique correcte. Quand cette personne mange de la viande, de quelles façons l'ADN de l'animal manger est décomposé par la digestion ? Et à quoi servent principalement les divers éléments dans l'organisme qui l'a digéré ? Enfin lors de la fin du processus de la digestion au niveau des selles, est ce qu'il reste des traces de l'ADN digéré ou a t'il été complètement détruit ?
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[minushabens]

Il reste en effet dans les fèces de l'ADN des organismes ingérés, le séquençage de cet ADN est même une façon de connaître le régime alimentaire des animaux sauvages.

[Deedee81]

Salut,

Tiens, la question est bonne.

Pour la partie digérée, je suppose que les enzymes découpent l'ADN en fragments. Ca finit comment dans le sang ? Sous forme de nucléotides ou des trucs différents ?

[minushabens]

En tout cas si c'est des chaînes d'ADN elles doivent être très courtes puisque quand on fait du séquençage haut débit d'échantillons sanguins on trouve de l'ADN de bactéries et de virus, mais pas à ma connaissance d'organismes digérés par l'hôte.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

En tout cas si c'est des chaînes d'ADN elles doivent être très courtes puisque quand on fait du séquençage haut débit d'échantillons sanguins on trouve de l'ADN de bactéries et de virus, mais pas à ma connaissance d'organismes digérés par l'hôte.

D'accord, merci.

Il se peut aussi que le foie achève la dégradation ou le stockage (si je ne me trompe, ça va de estomac => voie, avant de continuer dans le reste de la circulation sanguine).
Mais bon, ta remarque me semble plus plausible. D'autant que les enzymes digestives sont costaudes, je viens de voir (wikipedia) qu'ils contiennent des nucléases.

[Pterygoidien]

Ce qui est dit est assez exact, les chaines d'ADN sont découpées par des réactions hydrolytiques catalysées par des nucléases (désoxyribonucléase et ribonucléase pancréatique) en plus petits fragments et en nucléotides. Les nucléotides sont ensuite dégradés au niveau de l'intestin par les entérocytes (au niveau de la bordure en brosse), par des nucléosidases et des phosphatases, donnant des phosphates, pentoses et des bases azotées (purines et pyrimidines). Les nucléosides peuvent aussi être directement captées par l'entérocyte. L'entrée se fait par des mécanismes de transport secondairement actif (Na+-dépendant).

Il a également été démontré que la digestion des acides nucléiques commencerait par l'estomac, avec l'aide de la pepsine (qui est normalement une protéase, et intervient dans la digestion des chaines peptidiques) : https://www.nature.com/articles/srep11936.

Une fois absorbés, ils intègrent pour la plupart la circulation portale, c'est à dire qu'ils vont directement vers le foie par une circulation veineuse locale (plutôt que de se déverser directement dans la circulation systémique), où le foie peut ainsi facilement les capter et les digérer. Mais il est à noter que les bases azotées sont des molécules que le foie est tout à fait capable de néo synthétiser à partir d'acides aminés (glutamine, glycine et aspartate et d'autres acides aminés qui peuvent être convertis).

[Deedee81]

Salut,

Ca c'est du précis. Je te remercie.

[Moraine]

Merci beaucoup pour vos réponses.

Pour l'ADN qui se retrouve dans les selles, a t'il été modifié dans sa structure ? Et est ce qu'il peut y avoir un contact structurel entre l'ADN de l'animal et l'ADN de la personne dans les selles ?

[mh34]

Bonjour.
Quel est le but de votre question?

[Deedee81]

Salut,

Pour l'ADN qui se retrouve dans les selles, a t'il été modifié dans sa structure ? Et est ce qu'il peut y avoir un contact structurel entre l'ADN de l'animal et l'ADN de la personne dans les selles ?

Ca me semble quand même fort peu probable. On aura plutôt des fragments plus ou moins long de l'ADN ingéré, du microbiote et sans doute un peu venant de nous. Pour qu'il y ait "influence" il faudrait l'action d'enzymes complexes ou de virus.

Mais il faudrait peut-être que tu précise par "structure" ou "contact structurel".

[Flyingbike]

il peu très bien y avoir hybridation même partielle entre des séquences endogènes et d'autres d'origine alimentaire. mais bon, ça n'a que peu d'intérêt

[Deedee81]

il peu très bien y avoir hybridation même partielle entre des séquences endogènes et d'autres d'origine alimentaire. mais bon, ça n'a que peu d'intérêt

Ca doit quand même être très faible, non ?

[Flyingbike]

il "suffit" d'avoir des régions complémentaires.

Quant à la fréquence, aucune idée, mais c'est très compliqué à étudier et j'imagine que ça n'intéresse personne

[Deedee81]

il "suffit" d'avoir des régions complémentaires.
Quant à la fréquence, aucune idée, mais c'est très compliqué à étudier et j'imagine que ça n'intéresse personne

D'accord merci. J'ai déjà lu qu'il y avait des études génétiques du microbiote à partir de l'analyse des fèces, mais je suppose que cette "contamination" n'a que peu d'incidence.

[Flyingbike]

Oui, car de toute façon, lorsqu'on séquence un microbiome, l'analyse des données permet dans un premier temps de filtrer les séquences. Une de ces étapes de filtration est d'exclure tous les "reads" (les fragments de séquence obtenus) associés à l'hôte, voire d'exclure tous les "reads" qui ne correspondent ni aux bactéries, ni aux virus, ni aux champignons qui constituent le microbiote. Cette filtration est réalisée en confrontant les reads aux bases de données, ce qui permet de les associer à l'espèce qu'ils représentent. La proportion de reads ne correspondant pas à ces trois catégories peut atteindre plusieurs dizaines de %.

[Amanuensis]

lorsqu'on séquence un microbiome (...) voire d'exclure tous les "reads" qui ne correspondent ni aux bactéries, ni aux virus, ni aux champignons qui constituent le microbiote.

C'est un peu circulaire, non?

Pas moyen d'exclure "tous les "reads" qui ne correspondent ni à des bactéries, ni à des virus, ni à des champignons" ?

[J'imagine qu'il y a une difficulté avec les champignons, qui sont des eucaryotes...]

[Deedee81]

Je ne sais pas en juger mais j'ignorais qu'on pouvait avoir une telle spécificité sur des fragments. Enfin, je suppose que ça dépend de la taille des fragments et que dans les dizaines de % on a aussi tout ce qui n'a pu être correctement "classé".

Bon, et je ne sais pas si ça aide Moraine (on verra si elle repasse).

[Flyingbike]

C'est un peu circulaire, non?

Pas moyen d'exclure "tous les "reads" qui ne correspondent ni à des bactéries, ni à des virus, ni à des champignons" ?

[J'imagine qu'il y a une difficulté avec les champignons, qui sont des eucaryotes...]

Voila une explication, si j'ai bien compris la question :

En réalité, on fait rarement un séquençage complet. On détermine les abondance relatives des espèces en séquençant une partie de l'ARN ribosomal 16S. Je ne connais pas sa variabilité inter-règne, mais il est probablement difficile ou risqué d'utiliser ce seul critère pour préjuger de l'appartenance a un de ces trois groupes.

De toute façon, l'attribution d'un "read" à une espèce ne dépend que de la présence de sa séquence dans une base de données préexistante. Donc même en triant par sélection "négative", on ne pourrait de toute façon pas aller plus loin.

Je ne sais pas en juger mais j'ignorais qu'on pouvait avoir une telle spécificité sur des fragments. Enfin, je suppose que ça dépend de la taille des fragments et que dans les dizaines de % on a aussi tout ce qui n'a pu être correctement "classé".

Bon, et je ne sais pas si ça aide Moraine (on verra si elle repasse).

dans les dizaines de %, il y a effectivement une petite partie exclue car hors cible, et une grosse partie exclue car "unmatched". Cette dernière partie dépend également de la façon dont on travaille, car par exemple filtrer les "reads" sur une base de données de séquences végétales demande énormément de temps processeur les les bases de données sont très grandes.

[Deedee81]

D'accord, merci, j'y vois plus clair (et j'espère Moraine aussi)

[Amanuensis]

En réalité, on fait rarement un séquençage complet. On détermine les abondance relatives des espèces en séquençant une partie de l'ARN ribosomal 16S. Je ne connais pas sa variabilité inter-règne, mais il est probablement difficile ou risqué d'utiliser ce seul critère pour préjuger de l'appartenance a un de ces trois groupes.

D'après ce que je comprends d'autres lectures, l'ARN 16S est diagnostic pour des clades plus petits que les trois groupes primaires. J'aurais pensé qu'on pouvait aller assez loin avec cette séquence ; on butte peut-être sur les bases de données ?

[minushabens]

Dans les études sur le microbiote intestinal "classiques" (je mets des guillemets parce que ça n'est pas si ancien) on cherche juste à connaître l'abondance d'un certain nombre de taxa (disons des espèces pour faire simple) dans un échantillon de fèces. Il suffit pour cela d'identifier une séquence relativement courte (environ 100 pb) d'une région hypervariable d'un gène qui se trouve dans toutes les espèces auxquelles on s'intéresse. Pour les bactéries on choisit le 16S et pour les eucaryotes en général le 18S.

Mais on commence à voir apparaître des études où on séquence absolument tout l'ADN de l'échantillon, et même parfois le transcriptome et le protéome. Ca permet de savoir si les microorganismes sont actifs ou pas.

Il y a une choe à savoir, c'est que quand on a extrait l'ADN d'un échantillon, on ne peut plus savoir si cet ADN était bien au chaud à l'intérieur d'une cellule vivante, ou dans une cellule morte, ou bien libre sous forme de fragments. Du coup il est probable que quand on détecte la présence d'une bactérie un peu rare (par exemple une bactérie présente dans l'environnement) ce soit en fait seulement des fragments d'ADN de cette bactérie qui traînent dans l'intestin de l'hôte, mais que la bactérie vivante n'y a jamais été présente.

[Flyingbike]

D'après ce que je comprends d'autres lectures, l'ARN 16S est diagnostic pour des clades plus petits que les trois groupes primaires. J'aurais pensé qu'on pouvait aller assez loin avec cette séquence ; on butte peut-être sur les bases de données ?

J'ai trop raccourci les choses en donnant l'exemple du 16S, mais en réalité selon la façon dont on s'y prend on peut ratisser plus large. Dans la majorité des cas on s'interesse essentiellement au microbiote bactérien (donc 16S), mais pour être plus précis on peut utiliser comme dit plus haut d'autres séquences pour le microbiote fongique par exemple (18S et plus précisément les ITS par exemple)

Avec le 16S on détermine l'espèce et la sous espèce, le cas échéant

Mais on commence à voir apparaître des études où on séquence absolument tout l'ADN de l'échantillon, et même parfois le transcriptome et le protéome. Ça permet de savoir si les microorganismes sont actifs ou pas.

cependant il y a deux grandes limites

-le prix (plusieurs centaines d'euros par échantillon pour du RNAseq, autant pour la protéomique)

-la non spécificité du transcriptome et du protéome (ça n'est plus compartimenté : a quelle espèce attribuer tel ou tel signal ?)

[minushabens]

-la non spécificité du transcriptome et du protéome (ça n'est plus compartimenté : a quelle espèce attribuer tel ou tel signal ?)

je me suis peut-être avancé... j'ai vu un exposé sur ce sujet et c'est ce qui avait été fait, mais peut-être que ça n'était pas dans le but de savoir quelles bactéries étaient actives. C'était sur le microbiote vaginal, qui est beaucoup moins riche en bactéries que le microbiote intestinal, et le but était d'étudier le lien entre la composition du microbiote vaginal d'une femme gestante et le risque de prématurité. Peut-être qu'au fond il était important de savoir quelles protéines d'origine bactérienne étaient présentes, mais pas de quelles bactéries elles provenaient.

[Deedee81]

Hé bien c'est beaucoup plus compliqué que je ne pensais. J'ai appris pas mal de choses

[Amanuensis]

J'ai trop raccourci les choses en donnant l'exemple du 16S (...) mais pour être plus précis on peut utiliser comme dit plus haut d'autres séquences pour le microbiote fongique par exemple (18S et plus précisément les ITS par exemple)

Perso quand je lis 16S je comprends "petite unité de l'ARN ribosomique", ce n'est pas ce genre de raccourci qui me gène.

[Flyingbike]

je me suis peut-être avancé... j'ai vu un exposé sur ce sujet et c'est ce qui avait été fait, mais peut-être que ça n'était pas dans le but de savoir quelles bactéries étaient actives. C'était sur le microbiote vaginal, qui est beaucoup moins riche en bactéries que le microbiote intestinal, et le but était d'étudier le lien entre la composition du microbiote vaginal d'une femme gestante et le risque de prématurité. Peut-être qu'au fond il était important de savoir quelles protéines d'origine bactérienne étaient présentes, mais pas de quelles bactéries elles provenaient.

non, c'est pertinent, mais ce qu'on peut faire à défaut de savoir qui transcrit/produit/exprime/sécrète quoi (et ce qui se fait beaucoup actuellement), c'est de corréler des abondances des OTU avec des concentrations de métabolites, de protéines, etc. Avec ce genre d'approche (hyper lourde) et avec des effectifs suffisants on peut identifier assez finement des espèces d'intérêt (par rapport à leur potentielle capacité a produire telle ou telle substance) par exemple.

Perso quand je lis 16S je comprends "petite unité de l'ARN ribosomique", ce n'est pas ce genre de raccourci qui me gène.

quoi donc ?

[Amanuensis]

quoi donc ?

Je n'ai pas vraiment compris le message #15.

Ce que je comprends se résumerait en : on est limité par les bases de données. (Et évidemment par les coûts, mais cela va sans dire.) Ce sont les explications additionnelles qui m'échappent.

[Flyingbike]

je ne suis pas sur qu'il y ait beaucoup plus à comprendre

Deedee s'interrogeait sur les éventuelles "contaminations" par le d'ADN qui n'est pas du matériel d'intérêt lorsqu'on analyse le microbiote.

Je disais juste que de toute façon, l'analyse du microbiote se base sur ce que, de nos résultats, on arrive à aligner avec une base de données pour y attribuer un nom. De fait, toutes les séquences "exogènes*" interfèrent peu même si en proportion elles sont nombreuses :
-soit on les exclut car elles ne correspondent à rien dans les bases de données utilisées (selection positive)
-soit on les exclut car elles correspondent à des espèces qu'on choisit de ne pas étudier (sélection négative)


*exogènes se définit comme "ce que l'on n'a pas envie d'étudier" et le curseur est donc placé où le souhaite la personne qui fait l'analyse.

[Deedee81]

Quand on analyse des échantillons de sol ou d'eau pour chercher de nouveaux virus/bactéries à travers l'analyse de l'ADN (j'avais lu des articles là-dessus) ça doit être beaucoup plus compliqué, la méthode que tu décrits ne pouvant s'appliquer. Bon, je m'éloigne un peu du sujet là, désolé.

[minushabens]

Autre chose à savoir sur le séquençage à haut débit: la méthodologie produit des chimères (c'est-à-dire des assemblages de bouts de séquences de diverses provenances). D'ailleurs quand on analyse un jeu de données issues d'une machine de séquençage, une des premières choses à faire est d'éliminer ces chimères, et aussi les séquences trop courtes, et d'autres qui sont douteuses.

En tout cas en présence d'une séquence qui a l'air de provenir de divers organismes, on ne saura pas si c'est la lecture d'une vraie molécule hybride présente chez l'hôte ou bien si c'est un assemblage dû à la méthodologie (probablement lors de l'amplification ou peut-être de la lecture)