Peut-on identifier des souches probiotiques vaginales prometteuses grâce à l’IA ?

Lorsque l’on envisage l’administration d’un probiotique vaginal, il est fréquent de se fier au nom de l'espèce indiqué sur l’étiquette, en supposant qu’il garantira un bénéfice bien défini. Pourtant, une nouvelle étude¹ remet directement en cause cette hypothèse en posant une question fondamentale : le potentiel fonctionnel de Lactobacillus crispatus est-il réellement imputable à l’espèce dans son ensemble, ou plutôt à des souches individuelles qui ont été regroupées de manière bien trop généreuse ?

Quarante-sept variantes de la même souche

L'équipe de chercheurs a recueilli 1 126 isolats bactériens à partir de prélèvements vaginaux effectués chez 36 femmes en bonne santé, âgées de 18 à 30 ans. Parmi ces isolats, 639 se sont révélés être des souches de Lactobacillus crispatus. Grâce à l’analyse phylogénomique, ceux-ci ont pu être regroupés en 47 clades distincts, mettant ainsi en lumière une diversité considérable au sein même de l'espèce. Sur l’ensemble des 639 isolats, le pangénome analysé contenait 4 482 familles de gènes, dont 1 579 appartenaient au génome central. Cela met en évidence une diversité génomique significative au sein de l’espèce L. crispatus, malgré une structure génomique globalement conservée.

D’ailleurs, cette diversité n’est pas seulement théorique. Les souches présentaient en effet des différences quant à la présence et au nombre de copies des gènes codant pour la pullulanase (PulA). Cette enzyme est impliquée dans la dégradation du glycogène et pourrait aider L. crispatus à exploiter cette source de carbone dans l’environnement vaginal. Les outils généraux de criblage des probiotiques actuellement existants peuvent avoir du mal à distinguer ces nuances à l’échelle des souches. Lorsque les chercheurs ont analysé les souches à l’aide d’un outil existant appelé iProbiotics, presque toutes ont obtenu de bons résultats, affichant une moyenne de 97,58 %. Ce constat illustre bien la difficulté de distinguer le potentiel fonctionnel au niveau des souches à l’aide des méthodes générales de prédiction du potentiel probiotique existantes.

Les phénotypes permettant de distinguer les souches les plus performantes

Les chercheurs ont ensuite testé 67 souches représentatives sur la base de cinq critères in vitro susceptibles d’avoir une importance clinique et jugés pertinents pour déterminer le potentiel probiotique vaginal : leur capacité de croissance, leur pouvoir acidifiant sur leur environnement, leur production d’acide lactique et de peroxyde d’hydrogène, ainsi que leur capacité à bloquer les agents pathogènes vaginaux. Les résultats obtenus montrent des variations considérables. Bien que toutes les souches appartiennent à la même espèce, la production d’acide lactique varie de 2,02 à 10,29 g/L et les concentrations de peroxyde d’hydrogène de 9,39 à 18,3 µmol/L. Le pH final se situe entre 3,8 et 4,45, ce qui signifie que chaque souche a bien acidifié son environnement, mais pas dans la même mesure.

De plus, les souches présentent des différences quant à leur capacité d’inhibition de Gardnerella vaginalis, une bactérie associée à la vaginose bactérienne. En effet, la zone d’inhibition est en moyenne de 15,35 mm, mais varie de plusieurs millimètres d’une souche à l’autre. Les chercheurs ont regroupé ces cinq critères en un score unique, en attribuant la plus forte pondération (30 %) à la capacité de chaque souche à combattre les agents pathogènes liés à la VB. Ils ont ensuite divisé les souches en deux groupes de part et d’autre de la médiane : un groupe à fort potentiel fonctionnel, baptisé Lcris-SFS, et un groupe à faible potentiel fonctionnel. Actuellement, les trois souches les plus performantes font l’objet d’études sur des animaux et d’essais cliniques préliminaires.

Un modèle capable de déduire le potentiel fonctionnel à partir du génome

Afin de s’épargner des mois de travail consacrés à la culture en laboratoire, les chercheurs ont mis au point un modèle informatique appelé VLCPredictor. Celui-ci analyse de courts fragments d’ADN issus du génome de chaque souche, sélectionne parmi les 349 184 fragments les 534 qui portent le plus d'informations, puis utilise ce profil pour prédire le potentiel fonctionnel de cette souche, ce qui permet de hiérarchiser les candidates avant de les soumettre à des tests expérimentaux plus approfondis. Huit méthodes de prédiction ont été testées. Le modèle le plus performant — une forêt aléatoire — a atteint une aire sous la courbe (AUC) moyenne de 0,742, démontrant ainsi sa capacité à distinguer les souches présentant un potentiel fonctionnel élevé de celles présentant un potentiel fonctionnel faible. Lorsqu'il a été appliqué à 103 génomes déjà publiés, ce modèle a déterminé qu'environ 76 % des souches provenant de femmes en bonne santé présentaient un potentiel fonctionnel élevé, contre seulement 31 % pour les souches issues de femmes atteintes de VB. Le modèle n’est cependant pas parfait : entraîné sur des génomes issus d’une seule région et d’un seul groupe ethnique, il ne s'appuyait que sur 16 génomes de femmes atteintes de vaginose bactérienne. Il nécessite donc une validation complémentaire. L’importance de la sélection au niveau de la souche est également illustrée par des études cliniques antérieures citées par les auteurs : c’est ainsi qu’un probiotique à base de L. crispatus a réduit le taux de récidive de la vaginose bactérienne après un traitement antibiotique, tandis que dans un autre essai clinique, une association de probiotiques à base de Lactobacillus n’a pas amélioré les taux de guérison.

Le message à retenir n'est pas que la prédiction génomique permet déjà de sélectionner un probiotique pour un patient donné. En revanche, cette étude souligne l'importance de la caractérisation au niveau de la souche : le fait d'appartenir à une espèce associée à un bon état de santé, telle que L. crispatus, ne garantit nullement des propriétés fonctionnelles identiques. Si VLCPredictor peut aider les chercheurs à hiérarchiser les candidats prometteurs, une validation in vivo et clinique reste indispensable avant de transposer ces prédictions dans la pratique.