La présence de la flore intestinale est décrite depuis environ un siècle dans la littérature. Récemment, les récentes techniques innovantes ont permis de mieux identifier cette flore intestinale, aussi nommée microbiote intestinal. Et il est temps de tout savoir sur le microbiote intestinal.

I – Où les micro-organismes intestinaux sont-ils localisés ?

La sphère intestinale, ou appareil digestif, est un vaste appareil composé de divers organes : cavité buccale, œsophage, estomac, intestin grêle, côlon qui se finit à l’anus. L’appareil digestif est également composé de glandes annexes : foie, vésicule biliaire, pancréas et glandes salivaires.
Les micro-organismes sont principalement localisés dans l’intestin grêle et surtout dans le côlon. L’estomac a un pH trop bas, le rendant presque stérile. Ainsi, la répartition du microbiote intestinal est la suivante :
10 à 1000 bactéries/ml dans l’estomac,
– De 10 000 à 10 millions de bactéries/ml dans l’intestin grêle,
– Et 10 milliards à 10 000 milliards/ml dans le côlon.

Ce microbiote se localise entre la lumière intestinale (la « lumière » d’un organe étant l’espace creux de celui-ci) et le mucus de la paroi intestinal.

Tout savoir sur le microbiote

II – Composition du microbiote intestinal

Une étude innovante lancée en 2008 par l’INRA, appelée MétaHIT, tente d’identifier l’ensemble du génome du microbiote. Cette étude se base sur l’analyse de selles d’une centaine de volontaires. Il a ainsi été identifié un total de 3,3 millions de gènes différents, avec plus de 100 espèces microbiennes différentes. Les bactéries prédominent le microbiote. Chaque individu porte en lui plus de 160 espèces de bactéries différentes.

Le microbiote intestinal est caractérisé par un noyau phylogénétique similaire d’un individu à l’autre en termes de composition. Il a été ainsi décrit un état normal du microbiote intestinal appelé « normobiose ». Un écart à cet état normal est défini par une dysbiose, induisant alors des pathologies (immunitaires, digestives, etc…).

1 – Distinctions bactériologiques

Juste avant de savoir de quoi est composé le microbiote intestinal, voici quelques notions bactériologiques. On distingue en microbiologie :
– Les bactéries aérobies : ce sont des bactéries qui nécessitent de l’oxygène pour vivre,
– Les bactéries anaérobies : ce sont celles qui peuvent se passer d’oxygène pour vivre.

Les critères d'identification des bactéries

Il est à noter que les espèces présentes dans le microbiote intestinal ne sont généralement pas cultivables en laboratoire.

Le microbiote intestinal est composé d’espèces dominantes :
Firmicutes (60-80 %), avec notamment Clostridium Ruminococcus et Clostridium Faecalibacterium,
Bactéroidètes (15-30%), avec notamment B. thetaiotaomicron, B. fragilis, B. ovatus, et B. caccae,
Actinobactéries (2-25%), avec notamment des bifidobactéries,
Entérobactéries (1-2 %),
Eubactéries.

Et d’espèces minoritaires :
Streptocoque,
E. coli,
Entérobactéries.

III – Naissance du microbiote intestinal

Avec un microbiote placentaire quelque peu développé, le microbiote d’un individu se crée dès sa naissance, au moment de l’accouchement. La formation et le développement du microbiote se créent au moment où le bébé rentre en contact avec la flore vaginale de sa mère. Lorsqu’il y a césarienne, la formation du microbiote se fait via le contact aux micro-organismes de son environnement. Le contact peau à peau favorisera également le développement du microbiote chez le bébé. Enfin, l’allaitement permettra de transférer des bactéries probiotiques via le lait maternel.

1 – Une colonisation microbienne ordonnée

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, cette colonisation microbienne ne se fait pas de façon aléatoire. Elle suit un ordre précis :
1) les premières bactéries intestinales ont besoin d’oxygène (bactéries aérobies) pour proliférer (exemple : entérocoques, staphylocoques…)
2) La consommation d’oxygène présent dans les intestins par ces bactéries aérobies favorise ensuite la prolifération de bactéries dites anaérobies (exemple : bactéroïdes, clostridium…)
3) Puis il y aura une évolution qualitative et quantitative en fonction de différents paramètres :
– Diversification alimentaire
– Génétique
– Hygiène de l’individu
– Traitements médicaux.

2 – Stabilisation et appauvrissement du microbiote intestinal

La stabilité du microbiote intestinal s’opère à l’âge adulte, que ce soit au niveau quantitatif ou au niveau qualitatif. Quelques fluctuations peuvent intervenir du fait de l’activité des hormones sexuelles, des traitements médicamenteux (prise d’antibiotiques par exemple).
Puis, chez les seniors, le microbiote est appauvri par les changements physiologiques, comme une diminution de l’immunité, une alimentation moins variée, la prise de nombreux médicaments y compris des antibiotiques et surtout le mode de vie, parfois moins indépendant.
Si on observe une certaine stabilité (qualitative et quantitative) du microbiote d’un individu à un autre, il reste spécifique et propre à chacun de nous. Parmi les 160 espèces de bactéries que comporte en moyenne le microbiote d’un individu sain, une moitié est communément retrouvée d’un individu à l’autre.

Le microbiote présent dans nos intestins permet un état de normobiose. Cet état permet à l’organisme un fonctionnement optimal, car les micro-organismes du système digestif ont un rôle beaucoup plus important que l’on ne pourrait penser. Et ce rôle va au-delà de la digestion.

IV – Le microbiote intestinal au service de l’Homme

Cette biomasse importante présente au niveau intestinal exerce des fonctions physiologiques diverses. Ces fonctions sont bénéfiques, et certains auteurs considèrent même cette biomasse comme un organe à part entière.

1 – Rôle dans l’immunité

Les micro-organismes font office de véritable barrière intestinale face aux invasions de bactéries pathogènes ou de composés toxiques pour l’organisme. Mais au-delà de cette fonctionne de barrière, les micro-organismes aident à la maturité du système immunitaire présent dans le tube digestif. Par exemple, il a été montré que chez des souris dites « axéniques », dépourvues de germes intestinaux, le système immunitaire est moins développé, une sécrétion d’antigènes moins importante, une concentration en lymphocytes plus faible que des souris normales. Et ce qui est surprenant, c’est que ceci ne se cantonne pas qu’aux intestins, mais on observe les mêmes effets dans la rate et les ganglions. Et si on inocule les souris axéniques avec des souches du microbiote de souris porteuses de germes, ces effets disparaissent et on observe une amélioration de la maturité du système immunitaire.

2 – Fonction métabolique

Les fibres (et glucides) non digérées dans les intestins servent de substrats pour les micro-organismes coliques. En moyenne, 10 à 60 g de sucres non fermentescibles se retrouvent dans le côlon, selon le régime alimentaire de l’hôte. Ces substrats sont métabolisés par les bactéries coliques, en différentes étapes. Ils apportent donc de l’énergie pour ces bactéries. Une fois la biotransformation effectuée par ces bactéries, il y aura génération de nouveaux substrats qui pourront être absorbés et utilisés par l’organisme. Par exemple, certains glucides non fermentescibles se décomposent en pyruvate puis en acides gras à chaînes courtes (acétate, propionate ou butyrate par exemple). Et ces acides gras à chaînes rôles ont des effets bénéfiques pour l’organisme. Par exemple, le butyrate stimule la croissance et le renouvellement cellulaire.

Le métabolisme des protéines

Bien que minoritaire, le métabolisme des protéines est également important pour certaines bactéries qui n’utilisent pas de sucres pour leur croissance, mais des substrats azotés. Cette fermentation protéique, bien qu’elle soit différente de la fermentation glucidique, conduit également à des acides gras à chaînes courtes (acétate, propionate ou butyrate). Elle conduit également à des composés tels que l’ammoniac. Ce dernier peut ensuite être utilisé par certaines bactéries, mais peut être absorbé et éliminé par le rein, après transformation en urée.

3 – Rôle de maintenance

Les bactéries sont dotées d’enzymes, que l’hôte ne possède pas. Ces enzymes peuvent être utiles pour diverses raisons. Si les cellules intestinales sont abîmées, ces enzymes peuvent être utilisées pour améliorer le maintien de ces cellules. Les enzymes peuvent également servir pour aider à la production du mucus, espèce de film protecteur de l’épithélium intestinal.

4 – Fabrication de vitamines

Le microbiote intestinal intervient également dans la fabrication de vitamines du groupe B et la vitamine K.
La vitamine K est l’une des seules vitamines que l’organisme peut synthétiser, mais ce avec l’aide des bactéries coliques. En cas de prise d’antibiotiques sur une longue durée, il est possible d’avoir des carences en vitamine K, car le microbiote est totalement déséquilibré. Des supplémentations seront administrés en cas de prolongation du traitement. Chez les nouveaux-nés en revanche, les carences son plus importantes du fait d’une flore intestinale peu développée. Des complémentations sont nécessaires à la naissance.

V – Microbiote intestinal et pathologies digestives

Le microbiote intestinal, véritable organe à part entière de l’organisme, joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement de l’organisme. Une dysbiose ou déséquilibre de l’écosystème bactérien a un impact sur l’organisme, et est associé à des pathologies.

1 – Microbiote intestinal et MICI

Un lien évident a été établi entre les maladies intestinales chroniques inflammatoires (MICI). Parmi ces maladies, on peut citer la maladie de Crohn ou bien la rectocolite hémorragique.

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI)

Ces maladies sont liées à une activation spontanée du système immunitaire au niveau intestinal. Et on observe un déséquilibre au niveau du microbiote : les bactéries aux effets pro-inflammatoires prédominent sur les bactéries aux effets anti-inflammatoires. De même, certaines espèces prédominent dans le microbiote intestinal, telles les entérobactéries ou les fusobactéries, alors que d’autres espèces se raréfient (clostridia notamment).

Le déséquilibre du microbiote : cause ou conséquence de la maladie de Crohn et de la RCH ?

Néanmoins, les chercheurs ne sont pas encore en mesure de déterminer si ce déséquilibre est une cause ou un effet de la pathologie. Une récente hypothèse est qu’un déséquilibre bactérien apparaît sous l’influence de facteurs génétiques ou environnementaux, tout en ayant un impact direct sur la pathologie. Cela fait comme un effet ping-pong. Les chercheurs ont en outre identifié des gènes de prédisposition aux MICI qui ont un rôle déterminant. Parmi ces gènes, une mutation sur le gène NOD2. C’est ce gène code pour un récepteur du système immunitaire intestinal qui doit détecter des composants de la paroi bactérienne.

Les recherches actuelles ont testé l’utilisation de prébiotiques ou de probiotiques pour guérir de ces pathologies. Mais ces tests ne sont à l’heure actuelle pas concluants. D’autres approches microbiologiques restent encore à étudier, comme le choix d’inoculation d’espèce bactérienne ciblée ou bien de souche génétiquement modifiée pouvant avoir un effet sur le système immunitaire.

2 – Microbiote intestinal et syndrome de l’intestin irritable (SII)

Le syndrome de l’intestin irritable, vous connaissez : douleurs abdominales, diarrhées chroniques et/ou constipation. Environ 10 % de la population française souffrirait de cette pathologie, sans qu’il n’existe de traitements pour la guérir. Une pathologie dont l’origine est encore inconnue, mais pour laquelle de plus en plus de scientifiques s’accordent à dire qu’il existe un lien avec le microbiote intestinal. Les patients atteints de SII, ou colopathie fonctionnelle, auraient un microbiote moins diversifié que des personnes saines.

Le syndrome de l’intestin irritable (SII) est une maladie chronique qui empoisonne la vie des malades. Parlons-en !

Et ce déséquilibre pourrait jouer un rôle important dans le développement de la maladie. 3 arguments viennent en faveur de l’idée de cette implication du microbiote :
– une activité métabolique anormale du microbiote chez les personnes malades,
certains SII suivent un épisode infectieux,
– des médicaments ou principes actifs agissant sur la flore permettent une amélioration des symptômes.

Des analyses du microbiome intestinal soulignent que non seulement le microbiote chez la personne malade diffère de celui du sujet sain, mais qu’en plus ce microbiote varie selon les symptômes du colopathe (prédominance de diarrhée, prédominance de la constipation ou alternance des deux).

Une altération des bactéries du microbiome chez les personnes souffrant de SII

Par exemple, lorsque la diarrhée prédomine, le nombre de bactéries productrices de butyrate et méthane diminue. En d’autres termes, la dysbiose chez les colopathes fonctionnels induirait des altérations du métabolisme bactérien. Il a été ainsi montré que les bactéries prédominantes sont des lactobacilles, des bactéroïdes et bifidobactéries chez les personnes atteintes de SII dans les groupes diarrhées ou groupe alternant diarrhée et constipation comparé aux sujets sains. Néanmoins la difficulté réside dans la reproductibilité des études, où les résultats sur l’identification des souches bactériennes n’est pas toujours reproductible d’une étude à l’autre.
Par ailleurs, des rats axéniques inoculés avec le microbiote fécal de patients atteints de SII, ont à leur tour développé une hypersensibilité intestinale. Le microbiote pourrait donc avoir un rôle majeur dans la genèse et/ou le maintien de l’hypersensibilité viscérale. Ceci ouvre de nombreuses perspectives de guérison via le microbiote intestinal à  travers des antibiotiques, des probiotiques ou prébiotiques.

VI – Microbiote intestinal et autres pathologies

1 – Microbiote intestinal et maladies chroniques

On sait que les maladies chroniques, comme le surpoids, l’obésité ou le diabète, sont des pathologies dont les causes sont multifactorielles. La génétique, l’alimentation, la sédentarité sont les principales causes incriminées dans ces maladies. Mais on relève chez les patients une inflammation intestinale, et le microbiote semble impliqué. Des études montrent qu’une surconsommation de graisses alimentaires augmente la concentration de bactéries Gram négative (test de coloration de la paroi, voir supra). Ces bactéries augmentent à leur tour leur sécrétion de lipoprotéines solubles et pro-inflammatoires. Une inflammation locale et intestinale a donc lieu. Mais ces lipoprotéines solubles traversent également la paroi intestinale, provoquant une inflammation dans la circulation sanguine, le foie… Cette inflammation dispersée favorise l’insulino-résistance.
La recherche s’efforce de comprendre ces mécanismes, et l’intérêt de l’utilisation de bactéries probiotiques pour ralentir la progression de ces maladies. A long terme, des stratégies préventives pourront également être testées.

2 – Microbiote intestinal et cancérogenèse

Le microbiote intervient à plusieurs niveaux dans le lien entre microbiote et cancer :
Certaines bactéries ou même une dysbiose intestinale favorisent le développement de tumeurs. Une dysbiose en faveur de fusobacterium par exemple est associée à un risque du cancer colorectal. La présence d’helicobacter pylori dans l’estomac est quant à elle associée au développement du cancer de l’estomac. Enfin, des études montrent que les femmes ayant eu plusieurs traitements d’antibiothérapies sont plus exposées au risque de cancer du sein.

Le microbiote jouerait également un rôle de prévention dans la cancérogenèse, avec un effet synergique entre microbiote et traitement anti-cancer. Le microbiote influence l’efficacité de médicaments utilisés en oncologie : celui-ci favorise la perméabilité intestinale, et la migration de bactéries qui induisent une réponse immunitaire. Il y aurait donc là un réel effet synergique, avec une augmentation de la réponse immunitaire. De fait, l’immunothérapie, de plus en plus utilisée en oncologie, s’appuie sur le microbiote car celui-ci stimule la réponse immunitaire en cas de traitement.

Le microbiote influencerait-il l’immunothérapie ?

Ainsi, l’utilisation du microbiote pour le traitement contre le cancer ouvre des perspectives intéressantes. Connaître le microbiote du patient pourrait orienter sur le choix du traitement afin d’optimiser la guérison.

3 – Microbiote intestinal et neuropsychiatrie

L’intestin, c’est 200 millions de neurones ! Outre leur rôle dans la motricité intestinale pour en assurer le péristaltisme et une meilleure absorption des nutriments, les neurones présents dans les intestins transmettent des informations vers le cerveau. Et là encore, le microbiote serait lié à des pathologies neurologiques ou psychiatriques. Par exemple, de récentes études ont montré que l’utilisation d’antibiotiques améliore le comportement chez l’autiste.
Et le microbiote jouerait un rôle dans bien d’autres pathologies : schizophrénie, troubles bipolaires, Parkinson ou maladie d’Alzheimer pourraient également avoir un lien avec le microbiote intestinal.
L’utilisation d’antibiotiques ou de probiotiques est un axe de recherche actuel pour freiner les symptômes liés à ces pathologies. Même si à l’heure actuelle, les résultats sont encore précoces, ils offrent de belles perspectives de soins, jamais étudiées.

VII – Les thérapies pour soigner les pathologies en influençant le microbiote intestinal

Depuis quelques années, les recherches expérimentales ont permis une meilleure connaissance du microbiote intestinal. L’identification et le rôle des souches de bactéries présentes a permis de mieux appréhender le rôle de ce microbiote intestinal.
Plusieurs thérapies pourraient être envisagées pour soigner des pathologies :

1 – L’alimentation

Ce que nous mangeons influence directement notre microbiote, et nous pourrions augmenter la consommation d’aliments favorisant le développement de bactéries bénéfiques pour l’organisme.

2 – L’utilisation de probiotiques

Un apport oral de souches bactériennes bénéfiques pour l’organisme permettrait de lutter contre l’apparition de pathologies.

3 – La consommation de prébiotiques

Ces aliments non digestibles qui favorisent certaines souches de bactéries pourraient être intéressants pour l’organisme

4 -L’utilisation d’antibiotiques

Un traitement spécifique sur certains types de bactéries pourrait « nettoyer » nos intestins. Restera encore à vérifier les effets secondaires liés à une consommation de ces médicaments !

5 – La transplantation fécale

Depuis peu, la transplantation fécale ouvre un nouveau type de thérapie : cette technique consiste en l’administration de souches bactériennes de selles d’un individu sain et de l’implanter vers un individu malade.

En savoir plus :

Le microbiote fécal illustré

Le lien du microbiote avec de nombreuses pathologies reste encore à éclaircir, mais cela offre des perspectives de thérapies, encore inimaginables il y a quelques années ! Il y a fort à parier que le microbiote intestinal nous réserve nombre de surprises.

Sources

Inserm,
– C. Landman et al., « Le microbiote intestinal : description, rôle et implication physiopathologique », La Revue de Médecine InterneVol. 37, Issue 6, Juin 2016, p. 418-423,
Fondation pour la Recherche Médicale,
– C. Cherbuy et al., « Le microbiote intestinal: une composante santé qui évolue avec l’âge », Innovations Agronomiques, 2013, 33, p. 37-46,
– Doré J, Corthier G., « The human intestinal humain » Gastroenterol Clin Biol, 2010, 34 : S7–S15.

Raphaelle Santarelli

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