Le microbiote
Dernière mise à jour : 2024-03-19
Il s'agit de la population de micro-organismes (les microbiotiques : bactéries, virus, levures...) vivant en accord avec son hôte. Toutefois, ce n'est pas la collaboration mais la compétition entre les différentes espèces de bactéries p. ex. dans les intestins qui assure notre santé 
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Son génome se dénomme "le microbiome" (= tout le matériel génétique des microbiotiques). Les 100 000 milliards de bactéries dans votre intestin ont un génome qui comporte 5 millions de gènes. Par comparaison : votre propre génome n’en compte “que” 23 000... Qui plus est, dans chacun d'entre nous, 380 trillions de virus!
Il y a dans votre ventre une intelligence archaïque. Votre cerveau vous permet de réfléchir et de prendre des décisions. Mais c’est par vos tripes que vous êtes en relation avec le monde et avec la nature.
Le microbiote ne concerne pas seulement le contenu des intestins, mais aussi la bouche, les aisselles, la peau, le vagin, l'anus ...
Dans notre société moderne, la diversité des micro-organismes est déjà déterminée avant la naissance par :
- le microbiote du sperme : des lactobacilles sont majoritaires dans le sperme sain, tandis Prevotella et Pseudomonas s'observent plus souvent dans du sperme de faible qualité
- le microbiote de l'utérus : des lactobacilles sont majoritaires
- le microbiote du placenta : une élévation du nombre des bactéries du genre Burkholderia a été mise en relation avec une naissance prématurée
- le microbiote du liquide amniotique : est similaire au microbiote des premières selles du nouveau-né
- le microbiote de la mère : soumis à des changements alimentaires, à toutes sortes d'antiseptiques et d'antibiotiques, à du stress...
- le microbiote du vagin : des lactobacilles sont majoritaires ; Lactobacillus crispatus, L. iners, L. jensenii, L. gasseri et L. vaginalis sont les plus courantes, mais leur taux varie en fonction de facteurs tant exogènes qu’endogènes (outre le taux d’estrogènes), comme l’âge, l’activité sexuelle ou les menstruations. L. crispatus serait celle qui offrirait le plus de protection contre les infections, alors que L. iners est plus souvent associée aux dysbioses. Plus récemment, on a également évoqué la responsabilité d’un biofilm recouvrant les cellules épithéliales vaginales. Son détérioration serait dû à l’insertion d’objets étrangers comme les tampons, les dispositifs intra-utérins ou les anneaux vaginaux contraceptifs
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- la durée de la grossesse : des nouveau-nés prématurés présentent une faible diversité microbienne avec la domination de pathogènes potentiels tels que Clostridium, E. coli, Enterococcus, Streptococcus, Klebsiella, Staphylococcus... tandis que chez l'enfant né à terme la colonisation par des germes de la famille des Bifibacterium- et des Lactobacillus domine
- les modalités de l'accouchement : lors d'une naissance par césarienne, la contamination par des organismes vaginaux et le contact avec la flore anale sont évités, ce qui restreint la biodiversité finale (par contre, contamination possible par des bactéries nosocomiales); des césariennes ont été mises en relation avec une incidence accrue d'obésité, d'asthme et d'allergie...
- l'alimentation du bébé : le lait maternel contient des polysaccharides qui agissent comme des prébiotiques favorisant la colonisation par bifidobactéries
- des nouveaux facteurs peuvent aussi réduire la biodiversité, en particulier la prise d'antibiotiques
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Note :
Dans l'intestin grêle, par rapport au gros intestin, la composition des micro-organismes est nettement moins diverse. Dans l'intestin grêle, les souches Streptococcus et Veillonella dominent. En particulier les Streptocoques sont très actifs en y sont impliqués dans l'absorption et le métabolisme des hydrates de carbone.
Selon quelques études, l'administration de probiotiques pourrait diminuer le risque de prématurité et de dépression postnatale. Des probiotiques pourraient également réduire le risque de bébé qui hurle et aider à prévenir l'entérocolite nécrosante, une affection grave du prématuré.
Les personnes qui vivent ensemble ont environ un quart des mêmes virus dans leur virome/microbiome, simplement parce qu'elles vivent dans le même environnement.
Les bactéries :
Nous ne sommes pas 100% humain : 90% des cellules qui nous composent sont d'origine bactérienne!
Notre organisme compte 10 à 100x plus de bactéries que de cellules. Ces bactéries colonisent la peau, la bouche, le tube digestif (oesophage, estomac, côlon), le vagin... A lui seul, le tube digestif abrite environ 1kg de bactéries. 90% de sa population bactérienne est constituée d'environ 1000 espèces de bactéries, mais beaucoup plus d'espèces bactériennes différentes coexistent dans un intestin normal.
Grâce à cette diversité, on possède 100 à 150x plus de gènes que les 23.000 de notre génome. Il est donc tout à fait aisé d'admettre que les capacités métaboliques de ce consortium de bactéries dépassent les capacités métaboliques réalisées par nos propres cellules humaines.
Cette flore bactérienne est tellement importante que l'on peut considérer comme un organe à part entière. Ces bactéries vous sont propres. Personne n'a le même microbiote que vous.
La diversité des espèces présentes en moyenne chez l'individu varie selon l'endroit considéré. Si l'on s'en tient aux espèces dominantes, le côlon p. ex. en héberge 195, contre seulement 5 pour le vagin. Ces espèces appartiennent essentiellement à 4 groupes dominants : Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, et autres.
Qui plus est, 70 à 80% de ces bactéries ne peuvent pas ou difficilement être cultivées en laboratoire parce qu'elles sont anaérobies strictes : elles ne supportent pas l'oxygène. Pour les étudier, on doit séquencer et analyser l'ensemble de leurs génomes. Avec l'objectif d'explorer le patrimoine génétique caché de l'organisme, celui des milliards de micro-organismes qui vivent sur et dans l'homme : le microbiote. Toutefois, il faut comprendre les dimensions du problème : lorsqu'on parle du microbiote, on parle en millions de gènes, tandis que le génome humain n'en comporte qu'entre 20 et 25.000...
Qui plus est, les bactéries intestinales produisent à partir des fibres solubles certains métabolites, tels que des acides gras à chaîne courte (butyrate, propionate, acétate). Le butyrate (acide butyrique) pourrait être utilisé par l'organisme comme source d'énergie pour les entérocytes. Le butyrate est le carburant des cellules du côlon. Il leur permet de fabriquer le mucus qui protège la paroi de l’intestin, et apaise l’inflammation. Le propionate est transféré au foie où il participe à la régulation de la néoglucogénèse (formation de glucose) et des signaux de satiété. L’acétate est essentiel à la croissance des bactéries et est utilisé pour le métabolisme des graisses.
Qui plus est, plus la chaîne carbonée est courte, plus facilement les acides gras pourraient être convertis en corps cétoniques (concerne également les acides gras saturés à chaîne moyenne (MCT ou MCFA)). D'autres souches telles que Lactobacillus acidophilus produisent le GABA, une molécule signal dans notre système nerveux.
Les cétones forment le carburant idéal pour nos cellules, y compris nos cellules cardiaques et cérébrales. En effet, la combustion de cétones dans les mitochondries est 25% plus efficace que la combustion de sucres. Sur le plan biochimique, la combustion dans les mitochondries d'1 molécule de sucres apporte 36 molécules d'ATP, tandis qu'1 molécule de graisses apporte 48 molécules d'ATP. Qui plus est, la combustion de cétones libère à nouveau de l'Acétyl-CoA, réutilisable dans le cycle de Krebs assurant une production mitochondriale accrue de NADH. Ce dernier est indispensable comme agent réducteur dans plus de 450 réactions biochimiques.
Voir : "Le régime cétogène".
Des concentrations plus élevées d'acides gras à chaîne courte se rencontrent également dans le liquide synovial, ce qui confirme leur effet important sur la fonction des articulations. En effet, p. ex. dans la moelle osseuse, des concentrations accrues d'acides gras à chaîne courte (propionate) réduisent le nombre d'ostéoclastes (type de macrophages qui sont responsables de la résorption osseuse), freinant ainsi l'ostéolyse. Un régime pro-microbiote (= riche en fibres) pourrait donc exercer une action anti-inflammatoire, en influençant positivement la densité osseuse...
Le microbiote fabrique aussi d’autres substances importantes pour la santé comme la triméthylamine et l’acide indole propionique.
- La production de triméthylamine, à partir de la phosphatidylcholine et de la carnitine alimentaires (des composés retrouvés dans la viande et les produits laitiers) dépend ainsi de la flore. Or la triméthylamine est transformée par le foie en oxyde de triméthylamine ou TMAO dont le taux a été associé à un risque d’accident cardiovasculaire plus élevé.
- L’acide indole propionique aurait des effets antioxydants importants in vitro et il est lié à un risque moindre de diabète. L’acide indole propionique est associé à une meilleure production d’insuline, mais également à un niveau d'inflammation plus faible.
La métagénomique, une approche moléculaire ne nécessitant plus de mise en culture, est une nouvelle aide dans la détermination des souches microbiennes présentes dans nos intestins, offrant une meilleure compréhension des fonctions intestinales impliquées. On travaille avec du matériel métagénomique (est le matériel génétique récupéré directement dans le microbiome des selles de personnes atteintes d'une maladien et de sujets témoins en bonne santé neurologique).
On sait que 85% des bactéries intestinales appartiennent à 2 grands groupes : Firmicutes (250 souches) et Bacteroidetes (20 souches). Leur équilibre et leur rapport sont primordiaux. Ainsi, on constate chez la personne obèse une différence de proportions entre ces 2 groupes : les obèses présentent beaucoup plus de bactéries du premier groupe Firmicutes (des vrais bouffeurs de calories) et relativement moins de bactéries du second groupe Bacteriodetes (qui extraient peu de calories des aliments). En cas de diabète de type 1, le rapport Firmicutes/Bavtériodes est également plus élevé . Les bactéries intestinales Firmicutes trouvent probablement leur origine dans une adaptation naturelle qui permet d'extraire davantage des calories des aliments à des latitudes plus élevées.
La "règle de Bergmann" (que la taille du corps augmente avec la latitude pour beaucoup d'animaux) est bonne et présumé pour être une adaptation pour traiter les environnements froids. Peut-être ces bactéries intestinales aident également à expliquer la règle de Bergmann?
Toutefois, cette différence, est-elle à l'origine de l'obésité ou correspond-elle à une simple adaptation du microbiote à des variations de quantité ou de qualité de l'apport alimentaire? Nous l'ignorons. Sauf que des études montrent une diminution des "bouffeurs de calories", lorsque les personnes obèses perdent leur surpoids en faisant régime...
Sauf que des études chez les souris montrent un lien de cause à effet entre la composition du microbiote intestinal et le déclenchement de l'obésité et du diabète de type 2 .
Des études chez l'Homme confirment que le microbiote joue un rôle dans le développement et la survenue de l'obésité et de la résistance à l'insuline . En effet, chez les diabétiques de type 2, la composition du microbiote différait de celui de personnes saines : les genres Bifidobacterium et Bacteroïdes vulgatus étaient moins représentés dans le microbiote des patients diabétiques de type 2 .
Les études chez les patients dépressifs et dans les modèles animaux ont révélé des altérations dans l’abondance de différentes espèces parmi les phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria et Actinobacteria .
D'après les résultats d'une étude, une bactérie particulière nommée Akkermansia muciniphila était moins abondante dans le microbiote intestinal de souris obèses et diabétiques. Ces chercheurs ont découvert que cette bactérie est associée au mucus intestinal du côlon. Cette détérioration de la flore intestinale rend les intestins perméables aux lipopolysaccharides (LPS) pro-inflammatoires, des restes de la paroi bactérienne, et impliquées dans le développement d'inflammation et ensuite e.a. d'obésité et de diabète de type 2 .
L'administration de l'A. muciniphila permettait de protéger en partie du gain de poids corporel, du développement de la masse grasse et de l'insulinorésistance lorsque les souris recevaient une alimentation riche en lipides 13ème Congrès d'Endocrino-Diabétologie 19 mars 2016. . En outre, un traitement avec A. muciniphila permettait de restaurer complètement la fonction barrière de l'intestin avec une normalisation de l'épaisseur de la couche de mucus (amincie au cours de l'obésité). Qui plus est, avec des traitements basés sur la bactérie Akkermansia pasteurisée, des chercheurs sont parvenus à stopper le développement de ces deux maladies chez la souris . Grâce à une protéine spécifique sur la paroi bactérienne (Amuc 1100) qui restait actif même après pasteurisation... Une découverte qui peut mener à des nouveaux traitements plus efficaces!
Chez l'Homme, une étude pilote a confirmé les résultats obtenus chez les souris. L'ingestion de la bactérie pasteurisée a empêché la détérioration de l'état de santé des sujets (surpoids, résistance à l'insuline, risque de maladies cardiovasculaires) et a même entraîné une baisse des marqueurs d'inflammation du foie, une légère diminution du poids corporel des sujets (2,3 kg en moyenne) ainsi que du taux de cholestérol. Pendant ce temps, dans le groupe placebo, les paramètres métaboliques se sont dégradés encore plus . On croît que la bactérie Akkermansia limite le passage de certaines toxines bactériennes à l'intérieur du sang, et on sait que certaines toxines qui arrivent dans le sang induisent ce qu'on appelle une 'infection de bas grade', caractéristique au cours e.a. de diabète de type 2 mais aussi de maladies cardiovasculaires, puisqu'elle entraîne une altération du fonctionnement de différents organes.
Akkermansia muciniphila (pasteurisée) est la première bactérie de nouvelle génération entraînant des effets positifs (limités) sur la santé humaine à être approuvée par l'EFSA (Autorité européenne de sécurité des aliments). Elle est commercialisée sous forme d'un complément alimentaire en 2022. Sa prise devra être accompagnée de conseils (information, utilisation, prise en charge nutritionnelle et activité physique) 
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Qui plus est, le microbiote bactérien des intestins n'est pas normal chez de patients souffrant du syndrome de fatigue chronique/encéphalomyélite myalgique (EM/SFC), et peut vraisemblablement provoquer des symptômes gastro-intestinaux et inflammatoires. Dans l'ensemble, pour les patients souffrant d'EM/SFC, la diversité des espèces de bactéries était nettement moindre et il y avait aussi moins d'espèces de bactéries connues pour leurs propriétés anti-inflammatoires, en comparaison avec des personnes en bonne santé, ce que nous constatons aussi chez les personnes souffrant de la maladie de Crohn et de colite ulcéreuse .
Depuis quelques années, on pense qu’il pourrait être impliqué dans la pathogenèse de la maladie de Parkinson. Des chercheurs ont découvert une surabondance d'agents pathogènes opportunistes et de composants immunogènes, ce qui suggère que l'infection et l'inflammation sont en jeu, une surproduction de molécules toxiques bactériennes. Cela induit une dysrégulation des neurotransmetteurs, dont la dopamine. Dans le même temps, il y avait une pénurie de molécules neuroprotectrices et de composants anti-inflammatoires, ce qui rend la récupération difficile.
En outre, une modification du microbiote pourrait modifier l'information transmise au cerveau (voir : "L'absorption alimentaire, le cerveau abdominal"), et pourrait donc jouer un rôle dans des maladies neuropsychiatriques telles que l'autisme, la schizophrénie, les troubles bipolaires, l'anxiété, la dépression... En effet, des substances neuroactives ou pro-inflammatoires d'origine bactérienne pourraient influencer le développement de ces maladies. Certaines études ont démontré que l'administration de probiotiques pourrait réduire les symptômes anxieux et dépressifs. Des suppléments de Lactobacillus L reuteri pourraient influencer le comportement des souris et pourraient être utilisés dans le traitement de troubles du développement nerveux comme l'autisme. De plus Lactobacillus L reuteri favoriserait la production de l'ocytocine, une hormone qui joue une rôle dans les comportements sociaux (d'autres travaux ont déjà suggéré que l'ocytocine améliorait les troubles autistiques)....
En tout cas, l'antibiothérapie répétée dans la petite enfance pourrait avoir un effet profond sur la richesse du microbiote...
La composition du microbiote peut être modifiée par l'alimentation :
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Une ingestion incomplète : peut induire le développement de troubles tels que dysbiose, IBS, migraines... Voir : "Les troubles gastro-intestinaux, conséquences".
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La fermentation intestinale : à éviter
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Nos bactéries intestinales ont elles-même besoin de nourriture et préfèrent voir des MAC (glucides accessibles au microbiote, également appelés "prébiotiques") tous les jours. Il s'agit de fibres alimentaires indigestes qui résistent aux processus de digestion et d'absorption de l'organisme et qui sont fermentées dans le côlon.
Plus précisément, les prébiotiques ou MAC (Microbiota Accessible Carbohydrates) sont des fibres solubles telles que les fructo-oligosaccharides, l'inuline, les pectines, l'amidon résistant et les glucanes. On les trouve dans les haricots, les lentilles, les bananes vertes, l'avoine, l'orge, l'ail, les oignons, les asperges et les pommes de terre. Lorsque vous faites cuire des pâtes, du riz et de l'avoine et que vous les laissez refroidir, vous obtenez de l'amidon résistant.
Lorsque les MAC sont traités dans le côlon, des "postbiotiques" puissants sont créés. Il s'agit d'acides gras à chaîne courte (AGC) composés de 2 à 6 hydrates de carbone, comme l'acétate, le butyrate et le propionate. Ces acides gras à chaîne courte renforcent la barrière intestinale de sorte que les substances indésirables et les agents pathogènes ne peuvent pas pénétrer dans l'organisme, ce que l'on appelle communément le syndrome de l'intestin perméable.
* Si votre alimentation est déficiente en MAC, vos microbes se tournent vers votre couche protectrice de mucus intestinal comme source d'hydrates de carbone. Vous créez ainsi une communauté intestinale spécialisée dans la consommation de mucus intestinal.
* En cas de déséquilibre de la flore intestinale, due par exemple à un excès de FODMAPs (Fermentable Oligo-Di-Monosaccharides (fructose, lactose, sorbitol, oligo-saccharides, fructanes...) And Polyols, difficilement absorbés au niveau de l'intestin grêle) dans l’alimentation, les bactéries de la flore de fermentation vont proliférer au-delà de la "normale", provoquant des ballonnements, des gaz, des douleurs abdominales et affectant le transit (diarrhée ou constipation). Voir "La réaction d'intolérance, les symptômes".
Dans le syndrome du côlon irritable (SCI), l'impact des FODMAPs a déjà été constaté . Le but d'un régime FODMAP est de déterminer quels hydrates de carbone provoquent des problèmes, en éliminant d'abord tous les hydrates de carbone FODMAP et en introduisant ensuite progressivement chaque groupe.
En outre, un régime sans gluten est souvent également pauvre en FODMAPs ce qui pourrait expliquer son influence bénéfique sur l'intolérance ou la sensibilité au gluten .
MAIS ATTENTION :
La majorité des FODMAPs (hors polyols) appartiennent à la famille des fibres et ce qu’on appelle les "prébiotiques", les substances dont se nourrissent les bactéries probiotiques. Les bénéfices d'une alimentation contenant peu de FODMAP doivent donc être mis en balance avec des effets potentiellement délétères à long terme puisque ces substances ont aussi des actions prébiotiques, en particulier les oligosaccharides, favorisant la croissance de bactéries utiles pour l'organisme. De plus, ils sont aussi impliqués dans la fermentation bactérienne des hydrates de carbone et par là auraient des propriétés anticancéreuses et anti-inflammatoires.
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La fermentation préalable en cuisine : à promouvoir
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Par contre la fermentation préalable d'aliments permet leur conservation tout en améliorant les qualités nutritionnelles des produits et augmentant les qualités organoleptiques des aliments. La maîtrise du processus de fermentation consiste à favoriser une flore utile au détriment d’une flore indésirable afin de prévenir les risques sanitaires pouvant survenir chez les consommateurs puisque certaines fermentations susceptibles de se produire dans des denrées alimentaires sont indésirables . Au cours du processus de fermentation se forment différentes enzymes protéolytiques. Ce sont ces protéases qui améliorent la santé du côlon en transformant des protéines en acides aminés, pouvant servir de substrats aux bactéries potentiellement bénéfiques.
Inversement, une alimentation plus saine ne changera pas directement la composition du microbiote :
Chez les personnes qui migrent d'un régime malsain riche en calories vers un régime végétal plus sain et plus pauvre en calories, aucun effet direct ne s'observera sur la composition du microbiote. En effet, il sera nécessaire de perdre d'abord les mauvaises bactéries et d'augmenter la présence des bactéries favorables, avant de pouvoir profiter d'une migration vers une alimentation plus saine.
C'est pourquoi perdre du poids d'une façon durable est tellement difficile. Il faut persister longtemps....
Mais c'est possible : car le microbiote chez l'animal peut même varier selon les saisons . Le type de microbiote n'est probablement pas un fait accompli. En changeant l'alimentation, l'homme pourrait switcher vers un autre "type plus sain" de microbiote, indépendamment de sa nature.
Les virus :
Bactériophages ; beaucoup de bactéries hébergent des virus, appelés bactériophages (voir plus loin) qui se trouvent dans un état "endormi". En fonction des paramètres qui restent à découvrir, ces virus se réveillent parfois, détruisent les bactéries dans lesquelles ils se trouvent et en attaquent d'autres. Ils pourraient donc jouer un rôle au niveau de l'équilibre des grands groupes bactériens, soit en contribuant à cet équilibre, soit en provoquant des déséquilibres.
Virus à ADN : ils se répliquent à l'intérieur des cellules corporelles vivantes. Les rétrovirus sont une catégorie bien particulière de virus, qui possèdent des enzymes permettant à leur génome de s'intégrer dans l'ADN des cellules qu'ils infectent. La plupart du temps, les rétrovirus infectent des cellules somatiques (non impliquées dans la transmission du patrimoine génétique : p. ex. le virus du SIDA qui attaque uniquement les lymphocytes). Mais il arrive aussi qu'un rétrovirus infecte des cellules de la ligne germinale (les cellules à l'origine des spermatozoïdes ou des ovules). Et cela peut avoir des conséquences à l'échelle de l'espèce : en effet, toutes les cellules de l'individu issu de la cellule germinale initiale infectée portent le provirus, qui peut être transmis à la descendance.
Notre génome comprend nombreuses séquences d'ADN d'origine virale (provirus), vestiges d'infections virales durant notre évolution. La plupart de ces séquences sont inactives, mais certaines codent encore des protéines. C'est en particulier le cas de 2 gènes, qui codent 2 protéines indispensables à la formation du placenta chez l'homme et chez des autres primates dits "simiens" : les grands singes, les gibbons et les macaques. Ils s'agit de protéines ayant potentiellement des propriétés fusiogènes (fusion entre l'enveloppe des rétrovirus et la membrane des cellules cibles, formant une sorte de cellule géante à plusieurs noyaux qu'on appelle "syncytium"). Ensuite, on a trouvé que ces 2 protéines avaient également une propriété immunosuppressive, qui jouerait un rôle central dans l'instauration du mode de vie entre le foetus et la mère pendant la gestation, sans risque de rejet du foetus.
En analysant la flore virale de plusieurs individus, on a pu constaté que 20% de l'ADN humain correspondait en majorité à de l'ADN de virus de bactéries. On a constaté également que chacun possède un "virome" qui lui est propre (alors que les flores bactériennes, elles, présentent des similitudes). On a mis en évidence une grande stabilité de ce virome au cours du temps. En effet, les infections par rétrovirus des cellules germinales sont rares. Mais à l'échelle de l'évolution, elles ont été suffisamment fréquentes pour permettre à de nombreux provirus d'intégrer notre génome.
Les fungi/levures :
Le microbiote fongique correspond aux champignons et levures de l’intestin. Un déséquilibre du microbiote fongique a été démontré chez les patients souffrant d’une MICI (maladie inflammatoire chronique de l'intestin). Chez les patients, ils ont observé un rapport Basidiomycota/Ascomycota plus important, une part plus importante de Candida albicans et moins de Saccharomyces cerevisiae que chez les personnes en bonne santé. Il y avait aussi des déséquilibres particuliers propres à certaines MICI : dans la maladie de Crohn, la diversité des champignons semblait augmentée par rapport à celle des bactéries .
Note:
Les levures et les bactéries sont des cellules vivantes autonomes, et la différence entre les deux est que les levures sont de plus grande taille et ont un noyau renfermant l’ADN tandis que les bactéries n’ont pas de noyau et leur ADN est sous la forme d’un chromosome unique.
Comment comprendre le fonctionnement de cet ensemble?
L'analyse de tous ces gènes fournit des informations sur le fonctionnement des bactéries et sur leurs fonctions dans l'organisme. Certains d'entre eux correspondent à des gènes bactériens déjà connus, dont on sait qu'ils codent telle ou telle protéine impliquée dans telle ou telle fonction.
En tout, 19000 de ces fonctions ont été répertoriées, dont 6000 sont présentes chez tous les individus. On considère donc qu'elles sont indispensables à l'homme. Parmi ces fonctions essentielles, on trouve la synthèse de vitamines et d'acides aminés, la dégradation des sucres complexes nécessaires à notre nutrition...
La Bacteroides thetaiotaomicron p. ex., une bactérie facilement cultivable, présente en abondance dans le côlon humain, dégrade les polysaccharides végétales (ce que les cellules intestinales sont incapables de faire). Cette capacité métabolique fait de cette bactérie un fournisseur d'énergie pour son hôte. Toutefois, son rôle se résume pas à cela : cette bactérie contribue à la bonne vascularisation de la muqueuse intestinale après la naissance.
Quant aux bactéries non cultivables, le séquençage est le seul moyen permettant de mieux connaître ces capacités et fonctions. Mais pour procéder ainsi, il faut une idée préalable de la fonction des gènes repérés. Or dans le microbiote, il en est beaucoup pour lesquels on n'a pas la moindre idée. La seule solution consiste à transférer dans une bactérie très bien connue (E. coli p. ex.) un fragment d'ADN contenant un gène dont on ignore la fonction. Et on regarde ensuite comment la bactérie se comporte.
Un microbiote typique?
Pour savoir ce qu'est un microbiote typique ou normal, il est impératif de comprendre comment il se met en place :
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Jusqu'à la rupture de la poche d'eau, l'enfant est quasi stérile (puisque le sperme, les ovaires, le placenta, le liquide amniotique et l'utérus possèdent leur propre microbiote). Mais dès que les membranes foetales se rompent, la colonisation bactérienne commence massivement. 72 heures après la naissance, le tube digestif contenait déjà 1000 milliards de bactéries et levures!
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Dans un premier temps, le tube digestif est colonisé de façon massive et rapide par un microbiote peu diversifié. Tout se passe comme si l'organisme effectuait un tri parmi les nombreuses espèces bactériennes auxquelles il est exposé, qu'il s'agisse des bactéries maternelles (vaginales ou fécales) ou des bactéries de l'environnement au sens large. Une femme qui aura un bonne flore intestinale dans les dernières semaines de sa grossesse donnera en héritage à son enfant les bonnes espèces microbiennes pour ensemencer son intestin. Si, par contre l'intestin de la mère est contaminé par des espèces opportunistes et pathogènes, son bébé en héritera aussi, malheureusement.
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Des mamans obèses posséderaient un microbiote moins diversifié, et donc leurs bébés aussi. Cette perte de diversité empêcherait l'entraînement optimal du système immunitaire de l'enfant .
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Les premières bactéries qui s'installent sont des staphylocoques, des entérocoques et des entérobactéries. Il s'agit de bactéries dites "aérobies-anaérobies", des bactéries qui consomment l'oxygène de l'air, mais sont néanmoins capables de vivre en son absence. Elles prolifèrent abondamment en seulement quelques jours, faisant du tube digestif un environnement "réducteur", d'où l'oxygène disparaît sitôt introduit.
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D'autres bactéries s'implantent alors : des bactéries anaérobies strictes, qui ne peuvent se développer qu'en absence d'oxygène (Bacteroides, Clostridium, et surtout Bifidobacterium dont l'implantation semble favorisée par le lait maternel).
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Puis la colonisation continue, suivant l'exposition continuelle à de nouvelles bactéries par l'intermédiaire de l'environnement (campagne, ville, crèche, frère ou soeur, animaux...), de l'alimentation (lait maternel, lait infantile), et du microbiote cutané des adultes (par les tétées, les baisers, les caresses...). Vers 2 ans, l'enfant possède un microbiote de plusieurs centaines d'espèces appartenant à ces 4 groupes principaux.
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Un microbiote atypique?
D'après des études, les colonies bactériennes des bébés nés par voie basse ressemblent fortement à la flore vaginale de la mère, elles montrent une prédominance de souches de Lactobacillus, Prevotella et Sneathia.
Chez les grands prématurés, le microbiote intestinale s'établit de façon très atypique. On observe un retard d'implantation de certains genres bactériens, entraînant un déséquilibre du microbiote.
Ce retard touche certaines bactéries "aérobies-anaérobies" facultatives comme les entérobactéries : alors que, chez les bébés nés à terme, ces bactéries s'implantent dans les quelques jours suivant la naissance, certains prématurés en sont toujours dépourvus à 1 mois. Un délai d'implantation encore plus important est observé pour les bactéries anaérobies strictes (en particulier les Bacteroides et les Bifidobacterium). En revanche, la colonisation des bactéries anaérobies strictes du genre Clostridium n'est pas rare. Et lorsqu'elle se produit, elle augmente avec la durée d'hospitalisation...
Ce type de microbiote reflète une colonisation provenant plutôt de l'environnement que de la mère. Elle s'explique par le fait que les prématurés, fréquemment nés par césarienne, entrent moins souvent en contact avec les bactéries vaginales et fécales de leur mère, qu'ils sont placés dans un environnement de soins intensifs très aseptisé et qu'ils sont éventuellement soumis à une antibiothérapie à large spectre.
D'autre part, chez les bébés nés à terme par césarienne, on a surtout trouvé des micro-organismes que l'on observe également à la surface de la peau. Les souches les plus fréquentes étaient des Staphylococcus, Corynebacterium et Propionibacterium. Il se peut que ces micro-organismes proviennent de la première personne qui entre en contact avec le nouveau-né. La flore intestinal initiale du nouveau-né varie donc en fonction du type d'accouchement , indépendamment du type d'alimentation.
Les fluctuations et la stabilisation de la composition du microbiote intestinal au début de la vie se produisent de façon concomitante avec l’expansion du développement et du fonctionnement du système immunitaire muqueux. Il a été prouvé que la maturation immunitaire était directement influencée par la présence de bactéries commensales et notamment par les espèces de bifidobactéries. Ainsi, le mode de délivrance pourrait engendrer des perturbations dans le développement et la maturation de l’immunité humorale des nourrissons .
D'autres facteurs pourraient intervenir, comme une immaturité de la muqueuse intestinale empêchant l'implantation de certains genres bactériens (p. ex. Bifidobacterium)...
Chez les nouveau-nés allaités, le genre bactérien Bifidobacterium est donc dominant. En effet, le lait maternel renferment des facteurs favorisant son implantation. Il s'agit de polysaccharides, présentes en abondance dans le lait maternel et en quantité encore plus importantes dans le colostrum, le premier lait produit par la mère pendant les quelques jours suivant la naissance. Qui plus est, le lait maternel lui-même contient des bifidobactéries et/ou des lactobacilles. Le lait maternel serait donc une source potentielle de bactéries bénéfiques pour le nouveau-né, leur implantation étant par la suite favorisée par la présence de ces oligosaccharides, donc ces bactéries tirent profit.
Ces bactéries associées à l’allaitement atteignent des proportions importantes dans les premiers mois de la vie. Elles proliféreraient en fonction de la consommation des sucres du lait. Elles se maintiennent généralement à l’âge adulte dans les pays occidentaux (mais dans des proportions moins importantes qu'en début de vie), probablement en lien avec la consommation de produits laitiers. Les bifidobactéries, souvent décrites comme des bactéries bénéfiques seraient donc la signature de peuples agricoles. La flore intestinale d'un peuple de chasseurs-cueilleurs sera différente : très peu de bifidobactéries considérées "bonnes" et beaucoup de bactéries considérées comme "opportunistes" chez les peuples agricoles .
Chez nous, consommateurs de produits laitiers, ces Bifidobacterium se comportent comme des probiotiques : des micro-organismes vivants qui, lorsqu'ils sont administrés en quantité adéquate, sont bénéfiques pour la santé de l'hôte. Cet effet protecteur vient probablement de leur capacité à exercer un "effet barrière" : en s'implantant, elles contrôlent la colonisation par d'autres bactéries. Leur présence évite le développement de lésions intestinales.
D'après des études, les nourrissons nés par césarienne présentaient un nombre significativement moins élevé de bifidobactéries par rapport aux enfants nés par voie vaginale. En revanche, le nombre de cellules sécrétrices d’IgA, G et M chez les enfants nés par césarienne était plus élevé. Ces résultats suggèrent donc que chez les enfants nés par césarienne, le manque de stimulation du système immunitaire muqueux dans les premiers mois de vie par des bactéries commensales telles que les bifidobactéries, pourrait entraîner l’absence d’instauration d’un milieu tolérogénique chez l’enfant. Ce manque de tolérance immunitaire pourrait exposer le nourrisson à des risques plus élevés de développer des pathologies inflammatoires chroniques sous la forme d’allergies, d'asthme ou de maladies auto-immunes, en réduisant la réponse Th1 (voir : "La réponse immunitaire") .
En outre, chez les prématurés, l'absence de Bifidobacterium laisse le champ libre aux Clostridium pathogènes. Les lésions intestinales observées sont dues à la production de grandes quantités d'acide butyrique lors de la fermentation du lactose dans le côlon par les bactéries du genre Clostridium. En effet, chez les prématurés, un déficit en enzymes digestives, en particulier la lactase, au niveau de la muqueuse intestinale, s'observe.
La supplémentation par des probiotiques réduit significativement l'incidence de l'entérocolite ulcéro-nécrosante (ECUN) et d'autres maladies intestinales inflammatoires chez les prématurés .
Normalement, chez les personnes saines, il y a un équilibre entre les bactéries du groupes des Bacteroidetes et celles des Firmicutes. Le degré de présence du groupe Firmicutes est inversement proportionnelle à l'état diabétique et inflammatoire des personnes obèses. Chez la moitié des malades de Crohn (une maladie intestinale inflammatoire), on observe un fort déficit en bactéries du groupe des Firmicutes. Des suppléments alimentaires à base de la bactérie, Faecalibacterium prausnitzii, présentant un très fort potentiel anti-inflammatoire, pourrait aider à éviter le déclenchement de la maladie ou freiner sa progression.
Les profils microbiens, favorables et défavorables, s'installent en fonctions des conditions de l'environnement (surpoids, consommation de protéines animales ou végétales, probiotiques ou prébiotiques, glucides,...). On a trouvé ainsi qu'il existe des différences significatives par rapport aux omnivores, mais aussi entre végétariens et végétaliens .
Les caractéristiques de l'alimentation végétarienne et de l'alimentation végétalienne seraient favorables à la composition du microbiote intestinal.
Premièrement, la richesse en fibres et en glucides de ces deux régimes alimentaires a pour effet d'abaisser le pH des selles de façon sensible, par rapport aux observations effectuées chez les omnivores. De telles conditions acides sont défavorables à la croissance de bactéries pathogènes telles que les E.coli et les Enterobactobacteriacea spp.
Deuxièmement, le pH moyen est le plus bas chez les végétaliens (6.3 contre 6.6 pour les végétariens et 6.9 pour les omnivores). Et enfin, troisièmement, la valeur du pH est plus faible chez les végétaliennes que chez les végétaliens.
Cette dernière situation contraste avec les omnivores: les femmes ont généralement un pH des selles supérieur aux hommes. Cela peut donc signifier que la flore colique des femmes tire plus d'avantages d'une alimentation riche en protéines végétales, en fibres et en glucides que celles des hommes.
Chez la personne âgée, l'étude ELDERMET a permis d'observer que plus l'âge avance, moins la flore intestinale se diversifie et plus la diversité microbienne diffère d'une personne à l'autre. Les personnes âgés hospitalisées et en maison de repos présentent un microbiote majoritairement dominé par des Bacteroidetes. Cette composition a été associée à un régime riche en graisses et pauvre en fibres, mais aussi à une santé fragile (taux inflammatoires élevés...). Certains éléments semblent indiquer qu'un régime méditerranéen pourrait agir positivement sur le microbiote et améliorer indirectement l'état de santé des patients âgés .
Qui plus est, les personnes ayant une faible diversité de bactéries intestinales présentent davantage de tissu adipeux (graisse corporelles) et d'inflammation que celles possédant une flore intestinale riche, ce qui les expose à un risque accru de développer des maladies métaboliques. Toutefois, la modification du régime alimentaire, grâce à la transition d'un régime hautement calorique à un régime à faible teneur en calories, permet d'accroître la diversité microbienne .
La perte de notre microbiote
Après la naissance aussi, le nombre de micro-organismes avec lequel on entre en contact est crucial.
Toutefois, des développements modernes, comme l'utilisation abusive d'antibiotiques, d'IPP (Inhibiteurs de la pompe à protons) ... et l'hygiène excessive, poussent certaines de ces bactéries dans leurs derniers retranchements et les éradiquent (perte de la diversivité).
Les enfants qui grandissent à la campagne sont en contact avec une plus grande variété de micro-organismes bénins et malins. Ils développent un microbiote permanent plus fort et leur système immunitaire est mieux entraîné.
En ville, les enfants grandissent dans un univers pauvre en bactéries. Plus tard, leur système immunitaire réagira plus rapidement de façon violente à des micro-organismes.
Outre une hygiène exagérée, la prise d'antibiotiques "à large spectre" est responsable. Ils perturbent les équilibres entre bactéries. Un stress physiologique (p. ex. provoqué par une forte activité physique) peut également boulverser le microbiote : les souches bactériennes les moins présentes augmentaient nettement en détriment des souches normalement dominantes .
Qui plus est, on connaît à peine la nature de l'action de quelque 99% (?) des bactéries. On croît que ces déséquilibres permettent à d'autres bactéries de devenir dominantes. Nous commençons à se réaliser à quel point certaines sont indispensables et comment elles influencent le fonctionnement du corps, voire le comportement.
Peut-être certaines populations provoquent-elles une légère inflammation permanente de la paroi intestinale, ou peut-être certaines bactéries des intestins stimulent-elles le réflexe de manger, pour satisfaire leur propre intérêts. On sait déjà que certaines bactéries des intestins sont certainement liées à des affections comme l'obésité, la maladie du Crohn, le syndrome du côlon spastique et même l'asthme et l'eczéma. Au niveau du coeur et ses artères, cet état inflammatoire chronique peut augmenter à terme le risque de l'athérosclérose et ensuite de l'infarctus, au niveau des artères carotides et du cerveau, le risque d'ACV...
On a trouvé aussi que les bactéries influencent la chimie du cerveau et le comportement. Certaines bactéries peuvent provoquer un réaménagement des récepteurs GABA du cerveau. Ces mêmes récepteurs sont ciblés par des antidépresseurs... D'autres bactéries semblent stimuler la libération dans le cerveau de sérotonine. Des probiotiques comme nouvel antidépresseur?
Il est possible que la disparition de bactéries spécifiques influence donc notre comportement. Elles influenceraient même la libération de phéromones, et donc le choix du partenaire...
Dans le nombreux cas, on pourrait orienter la flore intestinale dans la direction de la "santé", grâce à des conseils alimentaires personnalisés. Si cette prévention s'avère insuffisante, on peut insérer un écosystème bactérien stable dans les intestins à l'aide d'un échantillon de matières fécales (transplantation fécale). Suite à des résultats spectaculaires, on tente à établir des banques de données avec des cultures de bactéries appartenant à des individus au moment où ils sont en bonne santé. Afin de, en cas de dérangement intestinal, pouvoir réinitialiser en quelque sorte ses intestins : la transplantation de la flore intestinale!
Actuellement, la transplantation de la flore intestinale, une technique ancienne (16ième siècle), est couramment utilisée dans le traitement ultime d'une infection par Clostridium. Son application dans le syndrome du côlon irritable (SCI/IBS), la Colite ulcéreuse et même de l'autisme est à l'étude. Toutefois, des études à grande échelle chez l'Homme font défaut... Mais les témoignages euphoriques des parents sur internet, après des traitements par transplantions de flore faits maison avec des enfants autistes, poussent en avant la recherche scientifique.
La transplantation de la flore intestinale présente toutefois des limites. La plus importante est son effet limité dans le temps (la résilience), de manière que, pour être efficace, la procédure devra se répéter dans le temps (toujours, souvent, peut-être?). Avec quelle fréquence? La question reste ouverte...
Voir aussi : "OpenBiome" : la bactériothérapie fécale, une greffe fécale à base de selles provenant d'un donneur sain.
Des bactéries et des virus pour se soigner?
Pour la majorité des gens, les bactéries sont associées à des maladies, aux infections, aux épidémies, aux antibiotiques... Elles sont considérées comme ennemis à éradiquer.
Cependant, nous sommes habitués aux bactéries, nous avons même besoin d'elles, certaines d'entre elles sont bonnes pour nous et colonisent par exemple notre appareil digestif. Si on parle de "mauvaises" bactéries, on en revient aux maladies.
Aujourd'hui, 85% des médicaments sont d'origine chimique. Mais la chimie traditionnelle s'essouffle. En effet, la plupart des médicaments retrouvent son origine dans le domaine végétale. La synthèse de ces macromolécules est souvent trop complexe et coûteuse pour être pratiquée à l'échelle industrielle. Les bactéries peuvent apporter une solution simple : au lieu d'hectares de terre, d'énormes laboratoires... quelques cuves de fermentation suffissent. La génie génétique (CRISP/Cas9) permet de transformer ces micro-organismes pour qu'ils produisent de nouvelles molécules thérapeutiques.
Certaines bactéries produisent naturellement des molécules aux effets thérapeutiques. C'est le cas des bactéries du genre Streptomyces, qui fournissent depuis 1943 nombre de médicaments. Les streptomyces sont capables de produire des centaines de molécules différentes grâce à leur nombreuses voies de biosynthèse. Elles sont à l'origine de 70% des antibiotiques consommés et servent à la fabrication d'immunosuppresseurs, d'anticancéreux, d'anti-inflammatoires, de vasodilatateurs et -constricteurs.
Les bactériophages, des virus ennemis naturels (prédateurs) des bactéries, peuvent devenir nos alliés pour soigner des infections bactériennes. Une des propriétés des bactériophages est leur spécificité : chaque bactériophage est capable d'infecter une souche bactérienne donnée et parfois ses proches voisines, mais est incapable d'infecter des bactéries éloignées. Bactéries et bactériophages coévoluent depuis des millénaires dans une guerre sans fin où, à tour de rôle, l'un prend le dessus sur l'autre, mais sans jamais l'anéantir. Ils assurent l'équilibre (homéostasie), le maintien de notre santé.
L'idée d'utiliser des bactériophages (qui infectent uniquement des bactéries) n'est pas nouvelle (1940). Mais la phagothérapie a été abandonné lors de l'apparition d'antibiotiques. Pendant longtemps, seuls des chercheurs soviétiques persévérèrent. Chez nous, le sentiment général était qu'une bactérie résistante à une molécule antibiotique ne le serait pas à une autre. A tort... Plus on développe de nouveaux antibiotiques, plus les bactéries deviennent résistantes. Parce qu'elles peuvent "apprendre"... Qui plus est, depuis 20 ans, aucune nouvelle classe d'antibiotiques n'a été trouvée.
Des études ont montré que les bactériophages permettaient de traiter l'infection en cours et qu'ils étaient capables de prévenir une infection lorsqu'ils étaient administrés 24 heures avant.
Cependant, les bactériophages ne peuvent pas infecter les bactéries qu'en venant à leur contact, ce qui n'est pas toujours possible. En effet, certaines se développent à l'intérieur des cellules humaines. Elles sont alors inaccessibles aux bactériophages (qui, eux, en peuvent pas entrer dans les cellules). Pour ce type d'infection (p. ex. Mycobacterium tuberculosis), les bactériophages doivent être utilisés avant que les bactéries aient pénétré dans les cellules ou après leur sortie, pour empêcher leur dissémination dans d'autres cellules.
Le principal problème auquel est confrontée la phagothérapie est vraisemblablement le manque d'investissements. On ne peut pas occulter le fait que pendant des années des médecins ont obtenu des résultats probants avec la phagothérapie. Ces médecins n'étaient pas des savants plus fous que ceux qui ont utilisé massivement les antibiotiques, contribuant à la situation critique que nous connaissons aujourd'hui...
Depuis mars 2019, il existe un cadre légal pour l'utilisation de la thérapie bactériophagique en Belgique. Les phages, bioproduits naturels, se trouvent partout ou pullulent les bactéries ; d'où il est facile de les extraire pour les transformer en remède. Les laboratoires pharmaceutiques pourraient s'y intéresser, mais à la condition de breveter ces virus antibactériens. Pour cela, il faudrait les modifier génétiquement (phages OGM), afin qu'il ne s'agisse plus de "produits naturels". Bien sûr, le prétexte serait de leur conférer des propriétés spéciales. Mais certains spécialistes voient là un sérieux danger : il n'y aurait aucun moyen de contrôler la dissémination des gènes modifiés...
Voir aussi : "L'infection bactérienne, traitement".
