MICROBIOME ET SANTÉ

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Notre corps abrite une communauté complexe de milliards de microbes, surtout des bactéries, mais aussi des virus, levures et protozoaires, un nombre à peu près équivalent à celui des cellules humaines. Dans des conditions normales, cette population vit en équilibre avec l’organisme et joue plusieurs rôles physiologiques importants pour notre santé : ainsi des souris sans bactéries intestinales vivent-elles nettement moins longtemps que les souris normales. À l’inverse, certains de ces microbes peuvent se multiplier et cette prolifération sélective a souvent des effets néfastes pour la santé.

Le microbiome est généralement défini comme l’ensemble des micro-organismes vivant à la surface et à l’intérieur du corps. Si le microbiome est l’ensemble de cette flore, le microbiote est restreint à la flore d’un organe. L’existence d’une flore intestinale est connue depuis le xixe siècle. L’importance de ce microbiote sur la santé, ici surtout des bactéries intestinales Lactobacillus et Bifidobacterium, a été proposée il y a plus de cent ans par le biologiste franco-russe Élie Metchnikov (1845-1916), un des deux lauréats du prix Nobel de physiologie ou médecine en 1908, qui passa plusieurs de ses années les plus productives à l’Institut Pasteur à Paris. Bien que la conclusion de Metchnikov n’ait alors pas été étayée par l’expérience, elle se vérifie de nos jours et donne au microbiome une place importante dans la physiopathologie de l’organisme humain.

Il a fallu en effet attendre les progrès impressionnants des techniques de séquençage de l’ADN dans les années 1990 pour identifier les changements qui surviennent dans le microbiome d’un sujet et reconnaître l’ampleur du rôle des microbes commensaux dans la physiologie humaine normale et le développement de maladies. Le microbiote de chaque organe peut désormais être déterminé à l’aide de la PCR (polymerase chain reaction ou réaction en chaîne par polymérase), une technique qui permet l’amplification de l’ADN contenu dans un prélèvement, suivie du séquençage à l’aveugle de l’ADN amplifié. L’analyse informatique des innombrables séquences obtenues permet de déterminer la nature des micro-organismes présents dans le spécimen donné sans avoir à cultiver les microbes. Ces techniques permettent également de quantifier les espèces microbiennes présentes dans le spécimen, afin d’obtenir des variations quantifiées.

L’analyse qualitative et quantitative des microbiotes d’un sujet, sain ou malade, n’est cependant pas suffisante pour affirmer qu’il existe un lien entre les variations du microbiote et la santé. Il faut pouvoir lui associer une analyse clinique robuste de l’hôte et, en l’absence d’expérimentation humaine, on devra s’appuyer sur un modèle expérimental pour vérifier les hypothèses : on choisira la souris, tout en sachant que ce qui est vrai pour elle ne l’est pas nécessairement pour l’homme. Ainsi nos connaissances sont-elles encore « en construction » et, si le lien entre l’état du microbiome humain et la santé humaine est désormais certain, on ne saurait proposer de mode d’action simple ni même général.

De ce fait, on a préféré présenter ici le rôle des principaux microbiotes dans le développement de maladies et le maintien de la santé, qui apportent chacun un éclairage particulier sur le rôle de ces communautés microbiennes.

Le microbiote intestinal et la santé

L'étude du microbiote intestinal est de loin la plus avancée par rapport à celle des autres microbiotes, peut-être en raison du rôle joué par les bactéries intestinales dans un grand nombre de maladies. Plus de 1 000 espèces bactériennes ont été identifiées dans l’intestin humain. Cependant, 90 p. 100 d'entre elles appartiennent aux bactéries Firmicutes et Bacteroidetes, les 10 p. 100 restants étant constitués principalement de protéobactéries, actinobactéries, Verrucomicrobia, fusobactéries et cyanobactéries. Le nombre et la diversité des bactéries intestinales le long du tube digestif varient en fonction de plusieurs facteurs, dont le péristaltisme intestinal, le temps de transit du bol alimentaire, le pH, le niveau d'oxygène et la disponibilité des nutriments. Le nombre de bactéries augmente progressivement de l'estomac au côlon, qui en contient la majeure partie. Des facteurs génétiques et alimentaires influencent la composition du microbiote intestinal et une grande variabilité a été notée entre individus.

Les bactéries du microbiote intestinal vivent généralement en symbiose avec l'hôte et produisent plusieurs effets physiologiques bénéfiques, voire indispensables. Elles améliorent la digestion et l'extraction de l'énergie des aliments ; elles produisent des vitamines (biotine et vitamine K) ; elles régularisent le métabolisme et la prolifération des cellules de l'épithélium intestinal ; elles neutralisent certains médicaments et toxines ; et elles s’opposent aux agents pathogènes. En outre, les microbes intestinaux jouent un rôle crucial dans le développement du système immunitaire, produisant des effets qui retentissent non seulement sur l'intestin, mais aussi sur l’ensemble du corps.

Les divers microbiotes humains

Dessin : Les divers microbiotes humains

Chaque interface du corps avec l'extérieur possède un microbiote particulier. Les micro-organismes de chaque microbiote contribuent, lorsque leurs populations sont en déséquilibre, à de nombreuses familles de maladies. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les divers microbiotes humains

Les divers microbiotes humains
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Diversité des maladies liées au microbiote intestinal

Diversité des maladies liées au microbiote intestinal
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les cellules de l’épithélium intestinal

Les cellules de l’épithélium intestinal
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Le champignon asiatique Antrodia cinnamomea

Le champignon asiatique Antrodia cinnamomea
Crédits : Chang Gung Biotechnology

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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, chercheur postdoctorant à l'université Chang Gung (Taïwan)
  • : docteur ès sciences, président de Chang Gung Biotechnology (Taïwan)
  • : docteur ès sciences, professeur à l'université Chang Gung (Taïwan)
  • : docteur ès sciences, chercheur statutaire à l'université Chang Gung (Taïwan)
  • : docteur ès sciences, professeur à l'université du Pacifique, San Francisco (États-Unis)
  • : docteur en médecine, docteur ès sciences, président du conseil d'administration de Chang Gung Biotechnology (Taïwan), professeur associé à l'université Rockefeller, New York (États-Unis)

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Pour citer l’article

Chih-Jung CHANG, Yun-Fei KO, Hsin-Chih LAI, Jan MARTEL, David OJCIUS, John D. YOUNG, « MICROBIOME ET SANTÉ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/microbiome-et-sante/