Microbiote intestinal humain

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Escherichia coli, une des nombreuses espèces de bactéries présente dans la flore intestinale.

Le microbiote intestinal humain, anciennement appelé flore intestinale humaine, est l'ensemble des micro-organismes (archées, bactéries, protistes, fungi et aussi virus) qui se trouvent dans le tractus digestif humain (c'est-à-dire le microbiome intestinal). Il ne s'agit pas uniquement de bactéries intestinales, mais celles de tout le système gastro-intestinal (estomac, selles). Ce microbiote constitue le plus grand réservoir du microbiote de l'organisme humain.

Le nombre de cellules microbiennes était estimé, depuis un article parus dans l'American Journal of Clinical Nutrition en 1972[1], être 10 fois supérieur au nombre de cellules humaines[2], soit cent mille milliards de micro-organismes (1014)[3]. En tenant compte d'un vaste corpus de données expérimentales récentes, des chercheurs israéliens estiment que le nombre total de bactéries hébergées par un « homme de référence » (un être humain âgé de 20 à 30 ans, pesant 70 kg et mesurant 1,70 m) est de 3,9.1013, avec une marge d’erreur de 25 %[4].

De plus, le nombre des gènes du microbiote, le metagénome, est au moins 150 fois plus important que celui du génome humain, 22 000 pour ce dernier contre 3,3 millions pour le premier décompte publié sur le microbiome intestinal. Tout au long du tractus digestif, il existe un gradient de concentration en bactéries. La densité maximale est atteinte dans notre côlon distal avec 1011 bactéries pour un gramme de contenu[5],[6].

Le microbiote intestinal et son hôte humain sont un exemple de mutualisme, c’est-à-dire une coopération entre différentes sortes d’organismes impliquant un avantage pour chacun, à distinguer de la symbiose et du commensalisme. Le microbiote se montre même capable de réguler l’expression de certains gènes de l’hôte, ce qui pourrait évoquer des relations symbiotiques avancées[7],[8].

Chez un individu en bonne santé, les activités métaboliques du microbiote intestinal humain en font un organe à part entière dans la physiologie humaine. Il est impliqué dans la maturation du système immunitaire de l’hôte et la maturation de son épithélium intestinal[9]. Il intervient dans de nombreuses voies métaboliques fondamentales comme la fermentation des sucres et des protéines ainsi que le métabolisme des acides biliaires et des xénobiotiques[10].

De plus, du point de vue nutritionnel, il permet aux systèmes digestifs de fermenter les fibres alimentaires et de synthétiser les vitamines dites essentielles[11],[12].

En cas de dysbiose c’est‐à‐dire un changement dans la composition ou la stabilité des populations bactériennes de l’intestin, le microbiote peut être associé à des désordres métaboliques tel que le diabète de type 2, l'obésité ou bien les maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, certaines composantes du microbiote ont été associées aux maladies inflammatoires chroniques de l'intestin telles que la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique[13],[14],[15], mais aussi au développement d'allergies[16] et au cancer colorectal[17].

Structure et écologie du microbiote intestinal[modifier | modifier le code]

L'intestin d'un humain adulte abrite environ 1 kg de bactéries actives sur une surface développée d'environ 400 m2 (villosités et microvillosités). Un individu en bonne santé abrite en moyenne 100 milliards de bactéries dans un gramme de selles humaines[18]. 75 % des bactéries présentes dans l'intestin ont un métabolisme anaérobie. La culture en laboratoire étant difficile, ce sont les techniques de biologie moléculaire associées à des outils bioinformatiques qui ont permis de décrire l'écologie et la structure du microbiote intestinal humain[19].

Saisonnalité[modifier | modifier le code]

L'alimentation influe fortement sur le microbiote. Chez nos ancêtres de chasseurs-cueilleurs - au moins dans les environnements aux saisons marquées - le microbiote du tube digestif (et peut être de la peau) devait évoluer saisonnièrement avec des profils bactériens s'adaptant aux saisons sèches et humides puis l'expansion de l'agriculture l'a probablement stabilisé [20].

Cette hypothèse a pu être récemment (2017) confirmée par l'étude du microbiote de 188 du millier environ d'Hadzas vivant encore près du lac Eyasi dans la vallée du Rift en Tanzanie. Cette population a encore un mode de vie très traditionnel de chasseurs-cueilleurs, évitant presque l'agriculture pour vivre essentiellement de la chasse et de la cueillette[20]. En 2014, des anthropologues ont constaté que beaucoup de Hadzas abritaient une population bactérienne intestinale bien plus variée que celle des occidentaux modernes (et l'étude a montré au passage que les Hadza ne souffrent ni de cancer du côlon, de colite ni de la maladie de Crohn)[20]. Les bactéries intestinales des Hadza semblaient aussi s'être spécialisées dans la réduction de leur alimentation riche en fibres. L'alimentation des Hadza varie fortement selon les saisons : en saison humide, les baies et le miel dominent, alors qu'en saison sèche, la viande domine les menus (phacochère, antilope et girafe notamment), mais certains tubercules ou fruits (celui du baobab par exemple) sont consommés toute l'année[20]. Les analyses ARN de leur microbiote intestinal ont montré que sa biodiversité augmente beaucoup en saison sèche (par rapport à celle de la saison des pluies) avec des bactéries du genre Bacteroides alors particulièrement abondantes. C'est la première étude qui prouve un cycle saisonnier dans le microbiome humain. Les enzymes biosynthétisés par ces bactéries (qui rendent digestibles les glucides végétaux) sont plus abondantes en saison sèche, ce qui semble contre-intuitif car les Hadza mangent alors plus de viande et moins de plantes[20].
Le protocole d'étude ne prévoyait pas de dresser la liste des aliments précisément ingérés par chaque donneur d'échantillon d'excrément, ce qui ne permet pas de préciser d'autres éventuels liens entre le régime alimentaire et le microbiote. Mais elle invite à penser que nos ancêtres humains avaient un microbiote évoluant saisonnièrement (comme celui d'autres animaux) L'intestin humain pourrait avoit un « biorythme » synchronisé avec le rythme d'évolution de ses ressources naturelles alimentaires, et dans les zones aujourd'hui très agricoles ou industrialisées, ce microbiote pourrait éventuellement être désynchronisés d'avec le cycle des saisons, peut-être (mais ce serait à confirmer) en affectant notre santé intestinale.
Les Hadza ne présentent pas un « microbiome ancestral » spécifique, c'est la diversité des bactéries qu'ils abritent qui est simplement plus grande et variant selon les saisons.
Les auteurs notent qu'il est de plus en plus difficile de faire ce type d'étude car chaque année les chasseurs-cueilleurs sont moins nombreux, quittant leur mode de vie pour s'intégrer dans les communautés villageoises ou urbaines voisines.
En outre les ONG et instances gouvernementales leur distribuent une aide alimentaire composée surtout de farine de blé et de maïs qui ne varie pas selon les saisons. Mieux connaître leur santé, leur biologie et leur état nutritionnel pourrait aider à améliorer la pertinence des aides alimentaires plaident les auteurs.

Écologie et composition[modifier | modifier le code]

Le microbiote intestinal est composé dans une très large majorité de bactéries anaérobies. La quantité d'archéa et de fungi est plus faible. La diversité des virus et bactériophages présents dans le microbiote semble très importante mais elle reste à être explorée[21]. 95 % du microbiote est représenté par 5 phyla bactériens[22] :

  • les Firmicutes (on y trouve notamment les genres : Ruminococcus, Clostridium, Lactobacillus (dont plusieurs souches utilisées comme probiotiques), et des Eubacterium, Faecalibacterium et Roseburia (productrices de butyrate) ;
  • les Bacteroidetes (dans ce groupe, les Bacteroides, Prevotella et Xylanibacter dégradent une grande variété de molécules complexes de glycanes) ;
  • les Actinobacteria (ce groupe inclut les genres Collinsella et Bifidobacterium (dont certaines souches de probiotiques connus) ;
  • les Proteobacteria (dont communément des Escherichia (de la famille des Enterobacteriaceae et des bactéries du groupe Desulfovibrio (bactéries réductrices de soufre) ;
  • les Verrucomicrobia (Ce groupe a été récemment découvert, il inclut les Akkermansia (en) qui semblent spécialisées dans la dégradation des mucus).

La plupart des genres bactériens cités ci-dessus (Bacteroides, Prevotella, Alistipes, Akkermansia, Oscillibacter, Clostridium, Faecalibacterium, Eubacterium, Ruminococcus, Roseburia, et Bifidobacterium) font partie du microbiote en dominance. Les genres tel que Escherichia et Lactobacillus se retrouvent en plus faible quantité. D'autres groupes bactériens rares ont aussi été détectés tels que Fusobacterium, Lentisphaerae, Spirochaetes et TM7[23],[24].

Les genres de fungi actuellement connus du microbiote intestinal incluent Candida, Saccharomyces, Aspergillus, et Penicillium. Les archées sont représentées par un seul genre : Methanobrevibacter et plus particulièrement l'espèce Methanobrevibacter smithii impliqué dans la méthanogènese intestinale[25].

Des chercheurs évoquent que le microbiote intestinal devrait être considéré comme un organe à part entière : « On peut voir le microbiote comme un « organe » métabolique superbement adapté à notre physiologie, qui prend en charge des fonctions que nous n'avons pas eu besoin de développer nous-mêmes. Ces fonctions comprennent la capacité de traiter des éléments autrement indigestes de notre diète, comme des polysaccharides végétaux. »[26].

L'estomac et l'œsophage sont habituellement « stériles» à cause de leur pH acide. Le duodénum et le jéjunum comprennent essentiellement des bactéries aérobies-anaérobies facultatives (104 à 105 /ml, surtout des streptocoques). L'iléon contient des anaérobies prédominants (105 à 108 /ml). Le côlon voit une prédominance d'anaérobies stricts (109 à 1011 /gramme de selles). La matière fécale contient 1010 à 1011 de bactéries vivantes et mortes/gramme de selles[27].

Structure et biodiversité[modifier | modifier le code]

Par individu, le microbiote intestinal a une diversité de 500 à 1 000 espèces microbiennes. Bien que l'abondance des espèces microbiennes soit différente d'un individu à l'autre, il semble que la composition du microbiote reste relativement stable chez l'adulte sain.

L'Institut national de la recherche agronomique a reconstitué 238[28] génomes de bactéries intestinales. Avant 2014[29], 75 % des génomes bactériens intestinaux étaient encore inconnus. Cela permet d'avoir une meilleure idée du contenu génétique de l'écosystème bactérien de l'intestin humain. Les études à venir sur ce sujet seront maintenant mieux guidées, car ce métagénome (voir la métagénomique) contient plus de 3 millions de gènes, soit 120 fois plus que le génome humain. Les analyses statistiques de ces communautés intestinales seront dorénavant beaucoup plus précises.

Noyau phylogénétique et fonctionnel[modifier | modifier le code]

Chaque personne possède son propre microbiote, mais des chercheurs ont mis en évidence l'existence d'un petit nombre d'espèces partagées par tous qui constitueraient le noyau phylogénétique du microbiote intestinal humain[24]. Les individus sains semblent partager une centaine d'espèces bactériennes. Cet ensemble partagé représente en masse plus du tiers du microbiote intestinal[24]. Le microbiote regroupe un ensemble de fonctions essentielles à son hôte humain, également partagées par tous les individus sains[23].

Entérotypes[modifier | modifier le code]

Il semblerait que l'assemblage des espèces microbiennes dans le microbiote ne s'effectue pas au hasard. En effet, il existerait un ensemble limité de communautés possibles appelées « entérotypes »[30]. Jusqu'à présent trois types de communautés du microbiote ont été décrits, l'une étant dominée par le genre Bacteroides, l'autre par Prevotella (en) et enfin une dernière plus complexe et plus diversifiée, dominée par les genres microbiens appartenant à l'ordre des Clostridiales telles que Ruminococcus (en)[30].

Ces trois grands entérotypes serait non-influencés par le sexe, l'âge ou l’origine géographique[30].

Plusieurs autres études, réalisées sur des cohortes de patients, ont pu également détecter les entérotypes[31],[32] mais l’existence même des entérotypes reste encore discutée[33].

Par ailleurs, il a été rapporté que les entérotypes pourraient être associés à une alimentation particulière[31]. En effet, les entérotypes dominés par les Bacteroides sont associés à une alimentation riche en graisses animales et/ou en protéines. Ceux dominés par les Prevotella correspondant aux régimes riches en hydrates de carbone[31].

Une autre étude récente a montré qu'il existait des entérotypes similaires à l'humain chez les chimpanzés, suggérant que, les entérotypes seraient issus de la coévolution entre l'hôte et son microbiote[34].

Évolution au cours de la vie[modifier | modifier le code]

Chez l'adulte en bonne santé, les composantes principales du microbiote restent stables. En revanche, chez les bébés, le microbiote change très rapidement au cours des trois premières années de vie avant de devenir mature, c’est-à-dire identique à celui de l’adulte. La composition de son microbiote varie donc selon le mode de naissance, par voie basse ou césarienne, puis selon l'environnement post-natal : antibiothérapies, alimentation au sein ou au lait de vache, etc.

Au plan quantitatif, le nouveau-né se constitue rapidement un microbiote aussi complexe que celui des adultes, notamment au cours de la diversification alimentaire lors du sevrage. Ce microbiote atteint un équilibre fonctionnel au bout de deux ou trois années[35].

Dans certaines sociétés, le grand-père crache traditionnellement dans la bouche de l'enfant nouveau-né[36], comportement qui pourrait contribuer à la construction du microbiote de l'enfant, qui obtient aussi de nombreux microbes du contact avec sa mère.

L'allaitement contribue à assurer un microbiote intestinal équilibré à l'enfant.

La composition de l'alimentation de l'enfant et de l'adolescent influe fortement sur celle du microbiote. Ainsi, le microbiote fécal d'enfants africains ruraux ayant une alimentation plus riche en fibres et produits végétaux présente moins de Firmicutes et un taux plus élevé de Bacteroidetes (Prevotella et Xylanibacter surtout) alors que les enfants italiens ayant une alimentation plus sucrée et carnée ont un microbiote plus riche en Enterobacteriaceae (Escherichia surtout[37]). Le microbiote semble dans les deux cas s'être adapté à l'alimentation de l'hôte.

Dès la diversification alimentaire, les espèces appartenant aux phyla Bacteroidetes et Firmicutes surpassent en nombre les populations bactériennes de départ. Enfin chez les personnes âgées, l'écosystème intestinal permet plus d'aérobiose. De ce fait, on y trouve une proportion plus importante de protéobactéries, dont l'espèce Escherichia coli. En parallèle, la population de bifidobactéries décline et leur diversité s'affaiblit. Les changements de composition du microbiote peuvent être dus à une altération partielle du tractus intestinal et peuvent être à l’origine de la malnutrition des personnes âgées[38].

Plus généralement, ce sont les pratiques culturelles, les styles de vie, les modes alimentaires à l’échelle locale voire mondiale qui entreraient en jeu dans l’interaction entre le microbiote et la santé[39].

Rôle du microbiote intestinal[modifier | modifier le code]

Certains auteurs suggèrent de considérer le microbiote en tant qu’entité ou qu’organe métabolique associé à l’organisme de leur porteur ; un organe composé d’un nombre d’organismes pouvant atteindre 1013 individus, dominés par des bactéries anaérobies, et pouvant inclure 500 à environ 1 000 espèces dont le génome collectif est estimé contenir 100 fois plus de gènes que le génome humain. Dans la littérature scientifique, on distingue trois grandes « fonctions » du microbiote intestinal humain :

  • fonction physiologique : Modifications histologiques, l'épaisseur et le renouvellement de la muqueuse de l'intestin, la taille des villosités et de la bordure en brosse, l'angiogénèse sont co-régulés par le microbiote[40].
  • fonction immunitaire : sans microbiote, le système immunitaire est moins actif. Le microbiote est impliqué dans certaines maladies inflammatoires et allergiques[41]. La diversité biologique des bactéries microbiotes évite ainsi la pullulation d'une seule espèce bactérienne ou la colonisation du tube digestif par d'autres microorganismes qui seraient pathogènes[42] ;
  • fonction digestive : Les matériaux alimentaires non-digestibles (ex : fibres de polysaccharides végétaux) sont dégradés par les microbiotes, via la fermentation colique (fonction de digestion), et on observe des synthèses de vitamines, des bioconversions de substances en micro-nutriments assimilables bénéfiques pour la santé[43] ou influençant le stockage de graisses[44]. Sans microbiote intestinal, l’organisme humain ne peut utiliser les polysaccharides complexes tels que les fibres alimentaires car les cellules humaines ne possèdent pas les enzymes nécessaires à leur dégradation[45],[46].

Mieux comprendre le fonctionnement des interactions entre le microbiote et son hôte devrait donc permettre d'améliorer le diagnostic, le pronostic et le traitement de maladies métaboliques (probiotique, prébiotique, greffe de microbiote, etc). L'exploration du métagénome, association du génome humain de l'hôte et de celui, bien plus riche, du génome du microbiote, pourrait y contribuer.

Fonction immunitaire[modifier | modifier le code]

Stimulation de l'immunité[modifier | modifier le code]

Le système immunitaire est responsable de la reconnaissance et de la réponse à apporter à la présence de molécules étrangères ou locales. Il apparaît que certaines fonctions du système immunitaire sont liées au rapport qu’a l’hôte humain avec son microbiote[47]. Quelques espèces bactériennes symbiotiques ont montré une capacité à prévenir le développement de maladies inflammatoires. Le microbiote contient également des microorganismes capables de susciter l’inflammation sous certaines conditions[48],[49]. Le microbiote a donc la possibilité de commander des réponses pro- et anti-inflammatoires. La composition du microbiote intestinal pourrait être liée au bon fonctionnement du système immunitaire[48],[50],[51].

Maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI)[modifier | modifier le code]

Le rôle du microbiote intestinal humain dans les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin reste encore à explorer. Cependant certaines composantes bactériennes semblent être associées avec la maladie de Crohn. En effet, les groupes de bactéries faisant partie des Clostridiales comme Faecalibacterium étaient appauvris chez les malades atteints par la maladie de Crohn[52]. Par ailleurs, il a été montré que l'espèce Faecalibacterium prauznitzii pourrait être un marqueur de la récidive chronique chez les malades de Crohn[52] et qu'elle pourrait avoir un rôle protecteur par ses propriétés anti-inflammatoires[53].

Fonction métabolique[modifier | modifier le code]

Obésité[modifier | modifier le code]

L’augmentation des Firmicutes et la chute des Bacteroidetes s’accompagneraient d’une faculté du microbiote à stocker plus facilement l’énergie apportée par l’alimentation. Ceci constituerait un facteur de risque pour l’obésité[54],[55],[56]. Cependant, ces résultats restent encore controversés et n’ont pas été reproduits par d'autres études[46]. Par ailleurs, une autre étude a permis de corréler les paramètres métaboliques avec la richesse en gènes dans le microbiote intestinal. Cette richesse en gènes étant modélisable en traçant une dizaine d’espèces microbiennes seulement[57]. D'autre part, cette richesse en gènes du microbiote est associée à la perte de poids sous un régime hypocalorique. En effet, ce sont les individus plus riches en gènes qui ont perdu du poids et cela même après une phase de stabilisation[58].

Diabète[modifier | modifier le code]

Le microbiote intestinal est un facteur clé dans l'insulino-résistance[59]. Par ailleurs, des chercheurs ont réussi à classer des patients atteints de diabète de type II en fonction de leur microbiote intestinal[59]. Chez ces patients une baisse significative de bactéries produisant du butyrate et une hausse de bactéries opportunistes causant un état inflammatoire chronique ont été observées[59]. Environ 60 000 gènes du microbiote intestinal seraient associés avec le statut diabétique (type II) du patient[59].

Une étude sur des patients obèses ayant d’une part un diabète de type II et ayant d’autre part subi une opération de chirurgie bariatrique a montré que leur microbiote s'adapte à leurs paramètres métabolique et inflammatoire[60].

Chirurgie gastrique[modifier | modifier le code]

Le bypass gastrique est une des procédures les plus efficaces pour traiter l’obésité morbide. Elle permet en plus d'une perte de poids, des modifications des paramètres inflammatoires. Il a été observé que le microbiote s’adapte à ces nouvelles conditions digestives. certains groupes bactériens, comme Feacalibacterium, étant associés aux paramètres inflammatoires tandis que d'autres comme Bacteroides étaient associés à la prise alimentaire[61]. Sur cette même cohorte, il a été observé avec une approche métagénomique ciblée sur les gènes de l'ARN 16S que la diversité bactérienne augmentait après le bypass gastrique et que la composition du microbiote était corrélée après bypass avec l'activité des tissus adipeux[62].

Axe cerveau/intestin[modifier | modifier le code]

Développement cérébral[modifier | modifier le code]

Non seulement le fonctionnement du cerveau humain serait sous l'influence du microbiote intestinal, et ce de façon très précoce, mais aussi de son développement[63].

Autisme[modifier | modifier le code]

Plusieurs études ont montré une dérégulation immunitaire chez les patients atteints d'autisme. Cependant, les causes sous-jacentes restent à élucider. Les facteurs environnementaux tels que le stress ou l'alimentation peuvent également jouer un rôle. Quelques études ont tenté de comparer les microbiotes de patients autistes et ceux de sujets non autistes. Des changements en composition bactérienne peuvent significativement changer mais cela n'a pas été confirmé dans toutes les études. De plus, il est difficile d'établir si ces changements sont la cause ou la conséquence de la maladie[64].

Stress et anxiété[modifier | modifier le code]

Une étude a montré que des souris axéniques, c’est-à-dire dépourvues de microbiote, présentaient une altération de la réponse au stress et avaient, par conséquent, une baisse de l'anxiété en comparaison avec des souris conventionnelles (avec microbiote)[65].

Des chercheurs ont montré que des rats dépourvus de microbiote sont plus susceptibles au stress et à l’anxiété. (Travaux menés par l’Unité Micalis de Jouy-en-Josas.)

Grossesse[modifier | modifier le code]

Une étude publiée dans la revue Cell en août 2012, 91 femmes enceintes ont été suivies afin de caractériser plus précisément l'évolution du microbiote intestinal pendant la grossesse[66]. Il s’avère que la composition du microbiote change fortement . Des échantillons fécaux du 1er puis du 3e trimestre ont été comparés, permettant de décrire une évolution menant vers une plus grande inflammation et une perte d'énergie. Au cours de la même étude, ces observations ont été confirmées par transplantation de microbiote dans des souris axéniques, c’est-à-dire dépourvues de microbiote[66].

Impact des antibiotiques[modifier | modifier le code]

Les traitements par antibiotiques affectent l’écologie du microbiote intestinal et ses rapports avec l’hôte humain. Il a été montré que la ciprofloxacine avait un effet important et rapide sur le microbiote intestinal[67] avec une perte de la diversité bactérienne et un changement de la composition de la communauté en 3-4 jours après la prise de l'antibiotique.

Traitement des maladies et désordres liés au microbiote intestinal humain[modifier | modifier le code]

Prébiotique et probiotique[modifier | modifier le code]

Un prébiotique est un ingrédient non digestible qui a des effets bénéfiques sur la santé en stimulant sélectivement la croissance ou l'activité d'une bactérie spécifique (ou d'une population bactérienne restreinte) du côlon. Selon l'OMS/FAO, un probiotique « est un micro-organisme vivant qui, ingéré en quantité suffisante, produit des effets bénéfiques sur la santé de celui qui le consomme »[68].

Bactériothérapie fécale[modifier | modifier le code]

La bactériothérapie fécale, également appelée transplantation ou greffe microbienne fécale, consiste à utiliser le microbiote d’un individu sain, qui agit comme donneur de selles, comme traitement d’un patient dont le microbiote intestinal est perturbé[69]. Cette technique est pour le moment principalement utilisée pour le traitement des infections récurrentes par Clostridium difficile, mais est également envisagée pour le traitement d’autres maladies[70].

Méthodes d'analyse du microbiote intestinal humain[modifier | modifier le code]

Étude du microbiote à l'aide d'animaux axéniques[modifier | modifier le code]

Un des moyens d'en étudier les propriétés et fonction et interactions avec la physiologie et le métabolisme de l'hôte est de coloniser de manière contrôlée le tube digestif de rats ou souris axéniques (c'est-à-dire nés et élevés sans exposition à des microbes vivants). Ces animaux sont colonisés par une flore microbienne sélectionnées d'une ou plusieurs espèces, ou de communautés entières provenant de murins normaux ou malades ou d'humains. Les chercheurs peuvent alors examiner la transmissibilité de phénotypes supposés physiologiques et/ou pathologiques, et tester le rôle du microbiote pour un ou plusieurs phénotype(s) particulier(s). On a ainsi récemment montré que le microbiote intestinal contrôle ou régule chez les souris ainsi testées la masse osseuse[71], le stockage des graisses corporelles[72], l'angiogenèse intestinale[73],[74] et le bon développement de la réponse immunitaire[75].

On a aussi montré chez les souris axéniques que la flore intestinale semble jouer un rôle majeur dans le métabolisme énergétique avec des liens possibles avec au moins une partie des formes d'obésité.

Le microbiote se montre même capable de réguler l'expression de certains gènes de l'hôte, ce qui pourrait évoquer des relations symbiotiques avancées[76].

Étude du microbiote par l'approche méta-génomique[modifier | modifier le code]

La métagénomique est le séquençage et l’analyse de l’ADN des microorganismes présents dans les échantillons de divers environnements (océan, sols, air, corps humain…) sans que la culture de ces microorganismes soit requise. Cette technique a représenté une avancée majeure dans la compréhension du microbiote intestinal humain, environnement dans lequel seules 75 % des bactéries ne sont pas cultivables. Le est lancé le projet européen MetaHIT[77]. Coordonné par l'INRA, il a pour but d'étudier le génome de l'ensemble des bactéries constituant la flore intestinale humaine afin de caractériser ses fonctions et ses implications sur la santé.

Les premiers résultats de MetaHIT sont obtenus en 2010 : à l'âge adulte, chaque personne héberge dans son tube digestif 170 espèces bactériennes différentes (ce qui représente un métagénome 150 fois plus important que le génome humain) dont une cinquantaine commune à plus de 90 % des individus[78]. Cette étude met en évidence 19 000 fonctions différentes de cette flore : désagrégation de substances que notre propre système est incapable de démanteler, par exemple les cartilages et les molécules de cellulose ; fonctions immunitaires ; synthèse de substances indispensables, par exemple la vitamine K, qui joue un rôle essentiel dans la coagulation sanguine.

D'autres résultats de MetaHIT publiés en 2011 révèlent que les individus possèdent, comme pour les groupes sanguins, trois entérotypes, qui sont de véritables « signatures bactériennes intestinales ». Cet entérotype est spécifique de chaque individu et indépendant de l'origine géographique (pays, continent, etc.), de l'âge et de l'état de santé de l'individu. Il est défini par l'abondance de certains types bactériens et par leur « potentiel génétique (c'est-à-dire par les fonctions que leurs gènes codent) »[79].

Exemple de pathologies associées au microbiote intestinal[modifier | modifier le code]

Il y a depuis le début des années 2000 un consensus médical sur l'importance du microbiote pour la santé[80]. Les données acquises chez l'animal de laboratoire et chez l'humain laissent penser qu'un microbiote intestinal normal améliore le métabolisme de son hôte en accroissant le rendement énergétique et la qualité de la digestion[80]. Le microbiote intervient aussi en modifiant certains composés dérivés de l'hôte et certaines voies métaboliques, et en améliorant l'immunité[80].

Un déséquilibre du microbiote intestinal peut induire ou permettre le développement de pathologies telles que l'obésité, les maladies cardiovasculaires et certains syndromes métaboliques (diabète de type 2 notamment), notamment via la production d'inflammasomes[80].

Un déséquilibre du microbiote peut entraîner l'augmentation drastique de certaine espèce bactériennes comme C. difficile, normalement présente en quantité très faible dans le microbiote sain. Cette affection provoque des diarrhées extrêmement débilitantes. Le traitement le plus efficace à ce jour est la transplantation fécale qui supplante les antibiotiques dans ce cas précis[81].

Cependant, la grande complexité de cette communauté microbienne, virale et fongique fait que les liens de cause à effet sont encore mal compris. Des techniques récentes permettent de déduire la nature du microbiote individuel par analyse de l'haleine [82]. Les études actuelles montrent que :

  • pour la maladie de Crohn, le microbiote intestinal des patients atteints montre une modification du rapport Firmicutes/Bacteroidetes, avec un rapport qui s’échelonne de 1/1 à 3/1 au lieu de 10/1 chez le sujet sain. On constate un déficit marqué du groupe Firmicutes, à la fois en nombre d’espèces et en proportion[83] ;
  • pour le syndrome métabolique une altération de la richesse en espèce et en gène a été observée[84] ;
  • pour le syndrome du côlon irritable une diminution des symptômes est constatée lors de l'administration de probiotiques ou d'un placebo[85]. Une altération de la microflore est retrouvée chez les patients. Leur biofilm est moins diversifié que celui des sujets sains avec une prédominance de clotridies et d'eubactéries[86] ;
  • un individu obèse aurait un déséquilibre de son microbiote avec un ratio Firmicutes/Bacteroidetes de l’ordre de 100/1 (associé à un fort déficit en Bacteroidetes). La perte de poids semble liée à l’augmentation de la proportion de Bacteroidetes avec un changement du ratio qui évolue vers 10/1[83] ;
  • la durée d'une diarrhée infectieuse aigüe[87] ou d'une diarrhée persistante chez l'enfant[88] est diminuée par absorption de probiotiques ;
  • gastro-entérite, ulcère gastro-duodénal et autres pathologies intestinales d'origine infectieuse ou inflammatoire sont étroitement liés à un déséquilibre du microbiote[89],[90],[91] ;
  • les personnes souffrant de constipation ont une augmentation de la composante méthanogène et bifidogène de leur microbiote intestinal[92]. La production de méthane semble être associée à un ralentissement du transit intestinal[93] ;
  • dans le cas du cancer colorectal une étude israélienne[94] a explicité en janvier 2015, un processus qui expliquerait l'inhibition des cellules immunitaires par la bactérie Fusobacterium nucleatum . La bactérie Escherichia coli présente en quantité favoriserait le développement de tumeurs existantes par la production d'une toxine, la colobactine[95] ;
  • dans le cas du cancer de l'estomac la bactérie Helicobacter pylori, inhibe la protéine P53, ce qui permet aux cellules cancéreuses de proliférer[96] ;
  • dans le cas des AVC, la flore bactérienne jouerait un rôle clef dans les mécanismes de formation[97].

Mieux comprendre le fonctionnement des interactions entre le microbiote et son hôte devrait donc permettre d'améliorer les traitements de maladies métaboliques (probiotiques, prébiotiques, bactériothérapie fécale, etc.). L'exploration du métagénome (association du génome humain de l'hôte et de celui, bien plus riche du génome du microbiote) pourrait y contribuer[80].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) T. D. Luckey, « Introduction to intestinal microecology », American Journal of Clinical Nutrition, vol. 25, no 12,‎ , p. 1292-1294
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Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]