Composition du microbiote intestinal chez les enfants hispaniques et non hispaniques.

I. OBJECTIFS SPÉCIFIQUES Il existe un grand nombre de microbes dans le tractus gastro-intestinal (GI) humain, y compris des micro-organismes bactériens, fongiques et protozoaires qui, ensemble, constituent notre microbiome. Au cours des dernières années, des preuves ont montré que le microbiome gastro-intestinal est lié à notre état de santé général, y compris le risque d'obésité. Le microbiote gastro-intestinal peut influencer les deux côtés du bilan énergétique qui comprend des facteurs influençant l'utilisation de l'énergie provenant de l'alimentation et des facteurs jouant un rôle dans la régulation de la dépense et du stockage énergétiques en influençant les gènes de l'hôte (1, 2). Des études ont démontré que les taux de surpoids et d'obésité sont parmi les plus élevés chez les enfants hispaniques aux États-Unis. On estime qu'aux États-Unis, 47 % des enfants hispaniques sont en surpoids et 31 % sont obèses, contre 35 % et 21 % respectivement pour les enfants caucasiens non hispaniques. La littérature a montré que des facteurs environnementaux sont associés à l'obésité infantile chez les enfants hispaniques, notamment : les influences parentales, le temps passé devant un écran, le comportement en matière d'activité physique, le statut socio-économique/la sécurité alimentaire et la durée du sommeil (3,4). Jusqu'à présent, aucune étude n'a examiné s'il existe des différences significatives dans le microbiome intestinal des enfants hispaniques ; de plus, si ces différences (taxonomie ou expression génique) les exposent à un risque plus élevé de développer une obésité par rapport à d'autres groupes ethniques.

Les chercheurs prédisent qu'il existe des différences significatives dans le microbiome gastro-intestinal entre les enfants caucasiens non hispaniques et les enfants hispaniques.

Objectif : Confirmer les différences de microbiome entre les enfants caucasiens non hispaniques (avec et sans obésité) et les enfants hispaniques (avec et sans obésité) dans cette étude pilote.

Hypothèse : les enfants hispaniques auront une diversité bactérienne fécale inférieure à celle des enfants caucasiens non hispaniques, qui est associée à une adiposité globale plus importante et à une altération de l'homéostasie du glucose déterminée par :

A) Séquençage métagénomique "génome entier/fusil de chasse" de nouvelle génération d'échantillons fécaux de cohortes comprenant des enfants hispaniques obèses, des enfants hispaniques sans obésité, des enfants caucasiens non hispaniques obèses et des enfants caucasiens non hispaniques sans obésité.

B) Analyse informatique bioinformatique comparant les quatre groupes pour déterminer l'abondance de la diversité bêta (taxonomique relative).

II. CONTEXTE ET SIGNIFICATION L'obésité est un risque grave pour la santé aux États-Unis. La prévalence de l'obésité infantile a augmenté au cours des deux dernières décennies. Selon le Département américain de la santé et des services sociaux, des données récentes ont montré que la prévalence de l'obésité était plus élevée chez les jeunes âgés de 6 à 11 ans et les adolescents âgés de 12 à 19 ans que chez les enfants âgés de 2 à 5 ans. La population hispanique fait partie des groupes ethniques les plus touchés aux États-Unis. Environ 47 % des enfants hispaniques sont en surpoids et 31 % sont obèses. Plusieurs facteurs jouent un rôle dans le développement de l'obésité infantile chez les enfants hispaniques, notamment : les influences parentales, le temps passé devant un écran, le comportement en matière d'activité physique, le statut socio-économique/la sécurité alimentaire et la durée du sommeil.

Au cours des dernières années, la recherche s'est intéressée à la compréhension du développement et de la pathogenèse de l'obésité. Des études récentes ont montré que le microbiote intestinal joue un rôle important dans le déclenchement et le développement de l'obésité. Le microbiote GI peut influencer les deux côtés du bilan énergétique qui comprend des facteurs influençant l'utilisation de l'énergie provenant de l'alimentation et des facteurs jouant un rôle dans la régulation de la dépense et du stockage énergétiques en influençant les gènes de l'hôte. Dans une étude de Hou, ils ont évalué le gène de l'ARNr 16S, les entérotypes et la quantité de microbiote intestinal chez des enfants obèses et une cohorte témoin en bonne santé. Dans cette étude, ils ont découvert que la composition du microbiote intestinal présentait des différences significatives entre les enfants obèses et les témoins sains. Les résultats ont indiqué que les phyla des Firmicutes et des Bacteroidetes étaient le microbiome fécal prédominant dans les deux cohortes, mais que le rapport d'abondance relative des Firmicutes et des Bacteroidetes (F/B) dans la cohorte obèse était significativement plus élevé que celui des témoins sains. Les Firmicutes sont associés à des gènes impliqués dans le catabolisme des glucides et sont riches en individus obèses, tandis que les Bacteroidetes sont liés à une diminution de la masse corporelle.

À l'heure actuelle, aucune étude n'a examiné s'il existe des différences significatives dans le microbiome intestinal des enfants hispaniques ; de plus, si ces différences (taxonomie ou expression génique) les exposent à un risque plus élevé de développer une obésité par rapport à d'autres groupes ethniques. L'équipe de l'étude estime qu'il est important d'identifier les éventuelles différences de microbiome dans la population hispanique qui pourraient les exposer à un risque plus élevé de développer une obésité infantile.

III. CONCEPTION ET MÉTHODES DE RECHERCHE, Y COMPRIS L'ANALYSE STATISTIQUE Sujets de l'étude / Conception expérimentale Les chercheurs recruteront et inscriront 4 cohortes comprenant 6 enfants hispaniques obèses, 6 enfants hispaniques sans obésité, 6 enfants caucasiens non hispaniques obèses et 6 enfants caucasiens non hispaniques sans obésité. . L'obésité sera définie comme un IMC> 95 %. L'âge d'inscription sera compris entre 6 et 12 ans. Les enquêteurs obtiendront des caractéristiques de base au moment de l'inscription, y compris des mesures anthropométriques (poids, taille, IMC), des antécédents alimentaires (y compris un journal de rappel de 24 heures et un questionnaire de fréquence alimentaire) et des antécédents d'activité physique (questionnaire sur l'activité physique). Les enquêteurs obtiendront les antécédents de médication, y compris les antécédents d'utilisation d'antibiotiques, de stéroïdes et de probiotiques.

Mesure de l'activité diététique et physique Lors de la collecte des matières fécales, les enquêteurs obtiendront des informations diététiques pour le patient à l'aide d'un questionnaire de fréquence alimentaire de 30 aliments et d'un journal de rappel alimentaire de 24 heures. Les enregistrements de régime seront analysés à l'aide du logiciel Nutrient Data System for Research (Minneapolis, MN). Les chercheurs détermineront l'apport en macro et micronutriments ainsi que les schémas d'apport alimentaire en utilisant la classe latente (approche centrée sur la personne) ainsi que les analyses factorielles (approche basée sur les données).

Les enquêteurs recueilleront des données sur l'activité physique du patient à l'aide du questionnaire sur l'activité physique pour les enfants plus âgés (PAQ-C) et les analyseront avec les coefficients de corrélation de Spearman. La gestion des données cliniques relèvera de la responsabilité du chercheur principal et du chercheur/co-chercheur GI et utilisera une base de données sécurisée, REDCap, via le système REDCap de Nemours.

Collecte d'échantillons fécaux Avec la permission du parent/tuteur, les selles collectées dans un récipient stérile seront apportées dans les 12 heures suivant la défécation de la maison ou de la clinique externe à un laboratoire clinique séparé où les matières fécales seront collectées à l'aide de la brosse FLOQswab x 3 (Copan Diagnostics, Murrieta, CA) Les écouvillons seront pré-étiquetés avec un code anonymisé reflétant le numéro du patient, le numéro de l'échantillon et la date et l'échantillon sera placé dans de la neige carbonique puis transféré dans un congélateur à -80 degrés Celsius jusqu'à sa récupération par le personnel de recherche pour le transfert au CHOP Microbiome Center.

Isolement de l'ADN bactérien L'ADN sera extrait des échantillons à l'aide du kit DNeasy PowerSoil en suivant les instructions du fabricant (Qiagen, Germantown, MD). Les bibliothèques Shotgun seront générées à partir de 1 ng d'ADN à l'aide du kit NexteraXT (Illumina, San Diego, CA, USA). Les bibliothèques seront séquencées sur un Illumina HiSeq 2500 en utilisant une chimie 2x125bp en mode High Output.

Traitement bioinformatique et analyse statistique Les différences de gain de poids, d'HgbA1c, d'activité physique associées aux enregistrements de régime nutritionnel ou à d'autres résultats seront évaluées à l'aide du test t ou du test Mann Whitney U, en ajustant les covariables. La relation entre les dossiers nutritionnels et les résultats sera examinée plus en détail à l'aide de modèles à effets mixtes, en ajustant l'effet de l'activité physique clé ou des variables alimentaires.

Les fichiers FASTQ seront analysés à l'aide d'un pipeline de calcul établi développé à Nemours.