Le microbiote est l’ensemble des micro-organismes retrouvés dans une flore. Il n’y a donc pas un, mais des microbiotes : intestinal, oral (ou buccal), vaginal, cutané, de l’estomac…
Environ 1013 micro-organismes symbiotiques formant le microbiome humain sont présents à la surface des épithéliums humains, principalement au niveau du tractus digestif. Ces micro-organismes comportent des virus, des champignons, des parasites et des bactéries regroupées en environ 10 000 espèces différentes, dont 500 à 1 000 pour le microbiote digestif. Au total, le nombre de gènes bactériens de la flore digestive est 150 fois plus élevé que le nombre de gènes humains.
Si le microbiote intestinal est très riche, seule une répartition équilibrée des espèces bactériennes lui permet d’assurer l’ensemble de ses fonctions. Cet équilibre, où cohabitent un microbiote favorable et un hôte en bonne santé, définit l’eubiose. Mais il est fragile et de nombreux facteurs intrinsèques (stress, infections…) et/ou extrinsèques (antibiotiques, chimiothérapies, modification du régime alimentaire…) peuvent le perturber, aboutissant à un état de dysbiose.
Compte tenu des nombreuses connexions immunes, endocrines ou métaboliques de l’intestin et de plusieurs organes, en particulier le cerveau, des altérations du microbiote intestinal ont été associées à diverses pathologies : maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (maladie de Crohn, rectocolite hémorragique), syndrome de l’intestin irritable, diabète, obésité, cancer colo-rectal, allergies, maladies cardiovasculaires…
L’intérêt d’avoir caractérisé le microbiote intestinal et identifié une dysbiose est de mieux comprendre les liens potentiels avec ces différentes pathologies et d’être à même de rééquilibrer le microbiote, grâce à une modification du régime alimentaire, la prise de probiotiques, voire une transplantation fécale (dans un contexte très précis pour cette dernière, les infections récidivantes à C. difficile).
Définition et composition du microbiote intestinal
Microbiote et microbiome
Un microbiote (synonyme : flore) est une notion écologique et taxonomique ; il est défini par l’ensemble des micro-organismes (ou espèces) vivant en un lieu donné, identifiés par culture ou techniques moléculaires.
Le microbiome est une notion issue du développement du séquençage à haut débit, qui est donc beaucoup plus large. Au sens strict, le microbiome d’un site donné correspond à l’ensemble des gènes codés par tous les micro-organismes qui s’y trouvent. Ainsi, l’étude du microbiome donne des informations, non seulement sur les espèces présentes, par exemple, dans le tube digestif et qui interagissent avec leur hôte, mais aussi sur l’ensemble des gènes et donc des fonctions codées par ces gènes. Ces fonctions jouent un rôle majeur en santé humaine.
L’approche la plus utilisée pour décrire un microbiome est de réaliser, dans un premier temps, une PCR du gène codant l’ARN ribosomal 16S, spécifique des eubactéries, puis de séquencer la banque d’amplicons obtenue.
Caractéristiques et composition
Le microbiote intestinal représente plus de 100 000 milliards de micro-organismes, soit 10 fois plus que le nombre de cellules humaines. Ce sont principalement des bactéries, mais des virus et des eucaryotes unicellulaires comme des levures ou des protozoaires y sont également présents. Au sein des bactéries, environ 1000 espèces sont dénombrées, se divisant en trois sous-catégories :
- la flore dominante, composée à 90 % de Firmicutes et de Bacteriodetes;
- la flore sous-dominante, pouvant comporter des espèces pathogènes dont la prolifération est limitée par la flore dominante ;
- une flore de passage, provenant de l’alimentation.
Ainsi, chaque personne possède un microbiote qui lui est propre, relativement stable au cours du temps, bien qu’il évolue légèrement avec l’avance en âge.
Si aucun profil « sain » n’a pu être défini, certaines données apparaissent aujourd’hui bien établies, comme l’importance de la richesse de la flore intestinale et de la diversification des espèces bactériennes, ainsi que l’impact négatif de la prolifération de certaines bactéries contribuant au déséquilibre de la flore ou dysbiose.
Disposer d’une diversité maximale des espèces bactériennes a un triple intérêt :
- optimiser le nombre des fonctions dont l’hôte peut disposer ;
- favoriser la résilience du microbiote intestinal, c’est-à-dire sa capacité à retrouver son état basal lorsqu’il est soumis à des « agressions » telles qu’une infection, une prise d’antibiotique ou des changements alimentaires ;
- empêcher le développement trop important d’un phylum et sa mainmise sur l’ensemble de l’écosystème, au détriment de l’hôte.
Les fonctions du microbiote intestinal
Bien que la composition du microbiote intestinal varie d’un individu à l’autre, ses fonctions restent globalement semblables.
Rôle nutritionnel et métabolique
Le microbiote intestinal dégrade les fibres alimentaires non digérées au niveau de l’intestin grêle. Il intervient dans le métabolisme des glucides (dégradation, fermentation), mais aussi des protéines, des lipides et des gaz ; de plus, il contribue à la production de métabolites bactériens, ainsi que des acides gras, des phénols ou des vitamines (K, B12, B8…). Enfin, il participe à la sensation de satiété.
Rôle de barrière
Une des fonctions essentielles du microbiote intestinal est son « effet barrière », qui prévient la prolifération de bactéries pathogènes. A l’état stable, l’équilibre des différentes populations permet le maintien de cet effet protecteur qui s’exerce par plusieurs mécanismes et interactions avec les différents composants de la barrière épithéliale intestinale.
Rôle dans l'immunité
Le microbiote intestinal se développe essentiellement au cours des deux premières années de vie et ce développement est crucial pour la maturation du système immunitaire au niveau local ou systémique, ainsi qu’à sa régulation tout au long de la vie.
En effet, la composition du microbiote intestinal, établie précocement, impacte ultérieurement la santé de l’hôte. Plusieurs études ont bien montré que certaines souches spécifiques, sélectionnées à partir d’un microbiote intestinal sain, présentent des effets anti-inflammatoires et anti-infectieux puissants, par le biais de divers mécanismes. Ceci ouvre des perspectives intéressantes pour le traitement de maladies liées à des altérations immunitaires.
Facteurs affectant le microbiote intestinal
La composition du microbiote intestinal repose à hauteur de 20 % environ sur des facteurs génétiques et à 80 % sur des facteurs environnementaux. Ces facteurs sont le régime alimentaire incluant la consommation d’alcool, le stress, le mode de vie, l’hygiène, la prise d’antibiotiques, la survenue d’infections bactériennes,…
L'alimentation
Les habitudes alimentaires jouent un rôle essentiel dans la modulation du microbiote intestinal. Une alimentation riche en carbohydrates fermentescibles participe à l’augmentation de la diversité bactérienne. A l’inverse, un régime riche en viandes induit une sécrétion biliaire importante, pouvant sélectionner des espèces résistantes et contribuer à diminuer la diversité. Une modification du régime alimentaire, même sur une courte durée, peut affecter le microbiote. Ces changements sont toutefois réversibles au retour à une alimentation habituelle.
La prise d'antibiotiques
Elle peut modifier de manière rapide et importante la composition et la diversité du microbiote intestinal. Généralement réversible, au moins partiellement, cette altération de l’équilibre du microbiote peut entraîner des troubles potentiellement plus graves chez l’enfant en bas âge.
En effet, une faible diversité, même transitoire, chez les enfants âgés de 1 semaine à 4 mois, est associée à diverses manifestations allergiques au cours de son développement. Ainsi, l’incidence de l’asthme chez les enfants de 7 ans est corrélée à une faible diversité du microbiote avant l’âge de 1 mois. D’où l’importance de la diversité microbienne dans les premières semaines de vie, pour le développement d’un système immunitaire performant.
Microbiote intestinal et pathologies digestives
Un rôle-clé du microbiote intestinal dans l’Inflammaging
L’inflammaging ou inflammation de bas grade associée au vieillissement, est un dénominateur commun de nombreuses maladies liées à l’âge. Plusieurs données récentes ont montré le rôle du microbiote intestinal dans l’inflammaging, notamment via des dysfonctionnements de la barrière épithéliale intestinale.
Le syndrome de l’intestin irritable (SII)
De nombreuses études ont été réalisées dont certaines ont montré, chez les sujets atteints de ce syndrome, une moins grande diversité du microbiote colique et/ou des profils de composition du microbiote intestinal différents de ceux des sujets sains, avec notamment une plus grande proportion de Firmicutes et une quantité relativement moindre de Bacteroidetes. Si d’autres études ne retrouvent pas ces différences, l’hétérogénéité du syndrome lui-même peut l’expliquer (profil constipé – diarrhéique ou mixte). Dans tous les cas, la modification de certaines populations bactériennes, comme, par exemple, la prolifération de bactéries sulfatoréductrices, peut être associée à des modifications digestives à l’origine de manifestations de SII.
Maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI)
L’existence d’une dysbiose a été bien montrée chez les patients atteints de maladie de Crohn, avec diminution de la présence des Firmicutes et augmentation des Enterobacteriacae. De plus, il est établi que des modifications de certaines populations peuvent influencer l’évolution de la maladie.
Infections récidivantes à Clostridium difficile
Chez les personnes souffrant d’infections persistantes et récidivantes à C. difficile, une diminution de la diversité des espèces du microbiote intestinal permet à C. difficile de se maintenir. Si un traitement antibiotique adapté peut conduire à la résolution des symptômes, une nouvelle infection peut survenir au décours du traitement. Dans ces situations d’infections récidivantes, la transplantation fécale a fait la preuve de son efficacité.
Cancer colorectal
Des altérations du microbiote intestinal ont été associées à un risque augmenté d’adénocarcinome colique chez les patients ayant une maladie de Crohn et plus généralement chez ceux atteints de MICI. En particulier, une plus grande proportion de bactéries du genre Fusobacterium et une réduction des Firmicutes et des Bacteroidetes ont été observées dans les zones tumorales par rapport aux échantillons de personnes n’ayant pas développé de syndrome tumoral. Ces effets semblent liés à une plus grande activité inflammatoire.
Analyse du microbiote intestinal : intérêts et méthode
L’intérêt de caractériser le microbiote intestinal est de disposer d’un état des lieux de l’équilibre de la flore intestinale et d’identifier une éventuelle dysbiose ; ceci afin de mieux comprendre les liens avec différents symptômes ou pathologies et d’être à même de rééquilibrer le microbiote, grâce à une modification du régime alimentaire ou la prise de probiotiques.
Cet examen s’adresse aussi bien aux hommes qu’aux femmes, et ce, sans limite d’âge. Chez l’enfant, il est déconseillé de réaliser l’analyse avant 3 ans, âge auquel le microbiote se stabilise vers un profil adulte.
L’analyse du microbiote repose sur le séquençage d’un gène ubiquitaire (16S) permettant l’identification simultanée de la majorité des bactéries présentes dans l’intestin à partir d’un échantillon de selles. Les résultats de ce séquençage sont ensuite analysés via un « algorithme » bio-informatique et retranscrits à travers un compte-rendu, pour comprendre l’impact de ces populations sur la santé.
La modulation du microbiote, notamment par un ajustement de l’alimentation, apparaît comme une piste intéressante pour prévenir la survenue de maladies et promouvoir un vieillissement en bonne santé.
