Mémoire portant sur le problème de poids chez les individus (surpoids et sous poids).
SOMMAIRE
| INTRODUCTION | 2 | |
| CHAPITRE 1. LES CARACTERISTIQUES DE LA FLORE INTESTINALE | 3 | |
| SECTION 1. RECONNAISSANCE DE L’ECOSYSTEME INTESTINAL PAR LA BIOLOGIE MOLECULAIRE | 3 | |
| SECTION 2. LES SOUCHES BACTERIENNES INTESTINALES | 4 | |
| SECTION 3. LE ROLE DES BACTERIES DE LA FLORE INTESTINALE | 5 | |
| CHAPITRE 2. LA FLORE INTESTINALE ET INFLUENCE SUR LE POIDS | 10 | |
| SECTION 1. DIVERSITE DES FONCTIONS DU MICROBIOTE | 10 | |
| SECTION 2. INFLUENCE DE LA FLORE BACTERIENNE SUR L’ORGANISME | 11 | |
| SECTION 3. REGULATION DU STOCKAGE D’ENERGIE | 12 | |
| SECTION 4. LES BACTEROIDES ET LES FIRMICUTES | 12 | |
| CONCLUSION | 14 | |
INTRODUCTION
On constate qu’environ un tiers de la population française est concerné par le problème de surpoids, et à l’échelle mondiale, ce constat se précise autour de 24% des hommes et 27% des femmes. Les causes du surpoids ou de l’obésité sont multiples, les plus évidentes sont liées à l’alimentation ou le conditionnement physique (le stress, le manque de sommeil…), mais ce qui intéresse cette étude c’est l’implication des micro-organismes de la flore intestinale. Ces micro-organismes permettent de digérer les aliments et peuvent pousser le corps à accumuler les kilos en cas de mauvaise régulation.
Ce problème s’articule autour du mécanisme de prise de poids par les individus. Des chercheurs continuent à établir des hypothèses et tentent de les vérifier afin de faire face à ce phénomène sanitaire. Ce qui amène à l’étude des bactéroïdes et des firmicutes, qui d’après de nombreuses expériences scientifiques sont les principaux composants de la flore intestinale responsables de la prise ou pertes de poids. Quelles sont donc les caractéristiques de cette flore intestinale ? Et quels sont les rôles des bactéroïdes et firmicutes ?
L’intérêt de cette étude est de montrer que le problème de poids, tant le surpoids que le sous-poids, est avant tout un phénomène résultant du métabolisme de chaque individu. Sa principale limite concerne le fait que le lien entre les micro-organismes de la flore intestinale et le poids se trouve à ce jour en phase de recherches. Ce qui implique qu’elle ne peut se basée que sur les premiers résultats des expériences scientifiques à ce sujet. Les recherches ont été effectuées en grande partie sur internet, étant donné le caractère d’actualité du sujet
Chapitre 1. LES CARACTERISTIQUES DE LA FLORE INTESTINALE
Chaque organe possède sa propre flore bactérienne (plusieurs genres, plusieurs espèces) dont certaines sont dominantes en nombre. Cette flore varie en fonction de la période mais est toujours en équilibre avec l’organisme dans son ensemble. D’autre part, certaines modifications physiologiques de la flore bactérienne survenant dans un organe sont le résultat de variations du fonctionnement de l’organisme. La flore vaginale se modifie, par exemple, en fonction du cycle menstruel, la flore buccale en fonction des modifications survenant au niveau des dents ou de la nourriture, la flore intestinale en fonction de la nourriture mais aussi d’un éventuel traitement à base d’antibiotiques.
La flore saprophyte (contraire de pathogène), c’est-à-dire ne présentant pas de danger pour l’organisme, est constituée de bactéries qui vivent normalement dans l’organisme. Cependant, en cas de rupture de l’équilibre biologique entre les germes et l’hôte, et tout particulièrement lorsque les défenses de l’organisme sont diminuées, ces bactéries sont susceptibles de devenir pathogènes (dangereuses).
Section 1. RECONNAISSANCE DE L’ECOSYSTEME INTESTINAL PAR LA BIOLOGIE MOLECULAIRE
Les microbiologistes ont pu identifier des centaines d’espèces bactériennes différentes dans la flore intestinale de l’adulte, pour la plupart cultivables, c’est-à-dire pouvant se multiplier en laboratoire une fois extraites du tube digestif. Cependant, la diversité et la complexité de l’écosystème de la flore intestinale laissaient déjà penser que certaines bactéries n’étaient pas « connues » pour des raisons purement techniques : absence de milieux de culture adaptés aux besoins de certaines espèces bactériennes.
- LA BIOLOGIE MOLECULAIRE PERMET DE CARACTERISER LE MATERIEL GENETIQUE DES BACTERIES
- Le génome des bactéries comprend l’ensemble des gènes bactériens. Ceux-ci sont constitués d’acide désoxyribonucléique (ADN). Toutes les molécules (protéines, enzymes) que la bactérie a besoin de synthétiser pour vivre sont codées par un fragment d’ADN (gène).
- Le matériel génétique originel, l’ADN, est ensuite retranscrit en acide ribonucléique (ARN). L’ARN se trouve au niveau de l’unité de production où a lieu l’assemblage des éléments constituant les protéines : le ribosome. Cette petite usine permet la synthèse des protéines selon les ordres transmis par l’ADN. Au niveau du ribosome, l’ARN ribosomal (ARNr) est accessible et peut être extrait.
- Le gène qui code pour la sous-unité 16S de l’ARNr, est particulièrement intéressant chez les bactéries. La séquence de ce gène est spécifique d’une espèce bactérienne donnée et permet donc d’identifier les espèces présentes dans un échantillon.
- ETAT DES CONNAISSANCES SUR LA FLORE GRACE A LA BIOLOGIE MOLECULAIRE.
Dès lors, une base de données des séquences de la sous-unité 16S de l’ARNr bactérien a été constituée. L’identification de la séquence de l’ARNr 16S des bactéries prélevées dans les selles a mis en évidence que la flore intestinale contenait de très nombreuses nouvelles espèces qui n’avaient pas été caractérisées par les méthodes classiques de cultures.
Elle a de plus mis en évidence une grande variabilité de la composition de cette flore d’un individu à l’autre. La grande variabilité entre individu se situe au niveau de la composition précise de la flore (au niveau des espèces bactériennes) mais les grands équilibres (les genres bactériens) sont conservés d’un individu à l’autre.
Au-delà du décryptage des séquences géniques, la biologie moléculaire permet d’évaluer le niveau d’expression des gènes : les techniques de biologie moléculaires sont intéressantes car elles permettent de mieux comprendre la modulation de l’expression des gènes (sur-expression ou non-expression des gènes bactériens) en fonction de différentes situations, comme par exemple, lors de l’ingestion de probiotiques.
Section 2. LES SOUCHES BACTERIENNES INTESTINALES
En médecine, un écosystème bactérien ou flore bactérienne est l’ensemble des bactéries qui peuplent la muqueuse (ensemble des cellules qui recouvre un organe creux en contact avec l’air) d’un organe de façon normale ou pathologique. On peut citer à titre d’exemple la flore buccale, vaginale, pulmonaire, intestinale ou cutanée. On peut considérer quatre principales souches bactériennes présentes dans l’intestin dont le Staphylococcus aureus, l’Escherichia coli, le Pseudomonas aeruginosa et l’Enterococcus faecalis.
- LE STAPHYLOCOCCUS AUREUS
Le Staphylococcus aureus est une bactérie sphérique à Gram positif. Elle se développe entre 10 et 45 °C à une température optimale comprise entre 30°C et 37°C et à un pH compris entre 4 et 9, la valeur optimale étant comprise entre 7 et 7,5. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un microorganisme sporigène, le staphylocoque montre une forte résistance aux conditions ambiantes défavorables. On le trouve dans l’eau, sur la peau et dans les muqueuses. L’homme est constamment exposé au risque d’infections staphylococciques car cette espèce est commensale de l’homme, et l’on retrouve des staphylocoques potentiellement pathogènes chez la plupart des individus d’âge adulte.
Il introduit dans notre organisme, ce germe peut générer des infections de différentes natures : à partir des infections de la peau comme les furoncles, à celles aux poumons comme la broncho-pneumonie et du sang comme la septicémie. L’incidence des infections par staphylocoque chez les patients hospitalisés est particulièrement élevée car ceux-ci ont souvent des plaies ouvertes et un système immunodéprimé. L’apparition de ces épidémies dans certains services hospitaliers peut représenter un cas de gravité particulière et pose de sérieux problèmes prophylactiques et thérapeutiques.
- L’ESCHERICHIA COLI (E. Coli)
L’Escherichia coli est un microorganisme ubiquitaire à Gram négatif de la famille des Enterobacteriaceae. Sa culture est assez facile et ce bacille présente une grande tolérance aux variations de pH, dont la valeur optimale est de 7,5, la température optimale étant de 37° C. Il résiste bien à la chaleur : incubation à 45° C. On le trouve dans le sol, dans l’eau, dans la végétation et dans la flore intestinale de la plupart des animaux. C’est un hôte commun de l’organisme humain où il représente l’espèce dominante de la communauté bactérienne facultative du gros intestin.
Certaines souches de E.coli sont des agents étiologiques d’entérites particulièrement graves chez les nourrissons et les enfants de bas âge (exogènes) qui sont contractées par l’ingestion d’aliments contaminés par des porteurs sains. E. coli est aussi le plus fréquent et important agent étiologique d’infections (endogènes) des voies urinaires (cystites, pyélocystites, pyélites). Outre les infections urinaires, le Escherichia coli peut également provoquer des septicémies et des méningites néonatales, et il est important de souligner que toute une série d’infections de type “opportunistes” ont été enregistrées, surtout ces dernières années, et qu’elles sont particulièrement fréquentes en tant qu’infections nosocomiales représentées par différentes infections respiratoires, de plaies et/ou infections post-endoscopie…
- LE PSEUDOMONAS AERUGINOSA
C’est une bactérie à Gram négatif, capable de proliférer à des températures comprises entre un minimum de 4 °C et un maximum de 42°C, mais incapable de se développer à un pH inférieur à 4.5. On la trouve couramment dans l’eau et le sol et comme commensal de la peau et de l’intestin. Sa faible sensibilité, pratiquement nulle, aux antibiotiques les plus courants comporte que son développement est favorisé par tous les traitements à base de médicaments antibactériens réduisant la concurrence de la population microbienne restante, en permettant d’atteindre une importance numérique qui serait sinon impossible.
Elle est en mesure de provoquer différentes affections chez les personnes prédisposées, notamment chez les individus immunodépressifs, par exemple en surinfectant les plaies, les brûlures, les méninges (ponctions lombaires) ou les voies urinaires contractées par le biais de dispositifs médicaux utilisés en milieu hospitalier.
- L’ENTEROCOCCUS FAECALIS.
C’est une bactérie à Gram positif très répandue dans la nature. Elle prolifère à 10-45°C dans une solution contenant jusqu’à 6,5% de chlorure de sodium avec un pH de 9,6, et elle survit pendant 30 minutes à une température de 60° C. Elle fait partie de la flore microbienne intestinale de l’homme et des animaux, mais on la retrouve également dans les plantes et les insectes. Elle est utilisée comme indicateur de contamination fécale de l’eau et des aliments.
C’est également une bactérie à faible pouvoir pathogène, mais dont les gènes sont capables de codifier la résistance à certains antibiotiques, ce qui leur permet de survivre dans les milieux où ces derniers sont amplement utilisés. En effet, ces 15 dernières années, cette bactérie a souvent été la cause d’infections en milieu hospitalier, surtout des voies urinaires et des plaies chirurgicales, en provoquant des bactériémies, parfois même des endocardites. E. faecalis est responsable de la plupart des infections causées par les entérocoques (85-90%).
Section 3. LE ROLE DES BACTERIES DE LA FLORE INTESTINALE
Les bactéries sont les principaux composants de la flore intestinale et sont d’une importance capitale dans le fonctionnement de l’organisme humain.
- FLORE BACTERIENNE ET FLORE INTESTINALE
L’importance de la fonction bactérienne et de la fonction intestinale est grande puisqu’elles conditionnent autant la bonne absorption des nutriments que la bonne élimination des toxines. De plus l’intestin joue un rôle fondamental pour vos défenses immunitaires.
- ABSORPTION ELIMINATION
Hippocrate mettait l’intestin au centre de la santé. C’est en effet le lieu d’échange et d’interactions entre notre corps et les substances issues de notre environnement extérieur. Nous « filtrons » continuellement ces substances (aliments) pour construire notre corps puis renouveler nos tissus.
Une mauvaise fonction intestinale empêchera la bonne absorption des vitamines et acides aminés essentiels. A l’opposé, elle pourra freiner la bonne élimination de certains déchets toxiques de l’organisme. Le bon fonctionnement de l’intestin est lié à la production normale des sucs digestifs (qui baisse avec l’âge) mais aussi à l’équilibre de cette flore intestinale.et au bon état de la muqueuse intestinale,; en particulier sa perméabilité.
- LA FLORE INTESTINALE NORMALE
La fonction intestinale se fait en harmonie avec une flore bactérienne qui colonise notre tube digestif. Ces milliards de bactéries diverses (dix fois plus que de cellules dans notre corps) vivent en équilibre. Elles nous aident par exemple à digérer certaines substances, à fabriquer certaines vitamines, ou à nous défendre contre d’autres bactéries dites « pathogènes » qui seraient dangereuses pour notre santé si elles proliféraient. Elles nous aident également à dégrader les fibres alimentaires. Ce faisant, elles nous protègent encore de la prolifération de micro-organismes « ennemis » : bactéries dangereuses, mycoses…
- LA PERMEABILITE DE LA MUQUEUSE INTESTINALE
Les troubles sont aujourd’hui fréquents. En particulier, une augmentation de la perméabilité de la muqueuse intestinale peut être favorisée par le stress, les toxiques alimentaires, une mauvaise flore… La muqueuse laisse alors passer dans la circulation sanguine des particules d’aliments non digérés. L’organisme va mettre en jeu ses défenses immunitaires pour s’y attaquer. Ceci va créer des particules complexes (et toxiques) dans le sang, et, à la longue,, fatiguer notre immunité. Les intolérances et les allergies alimentaires peuvent être liées à un tel syndrome.
Pour ces raisons, on est souvent amené, en médecine anti-âge :
– à refaire la flore intestinale à l’aide de probiotiques et prébiotiques
– à dépister ces intolérances à certains aliments
– à nettoyer l’intestin (très utilisé en médecines traditionnelles) : lavements, purges, irrigations du colon…
- ACTIVITE DE L’ECOSYSTEME BACTERIEN
La flore bactérienne intestinale est composée de nombreuses espèces de bactéries (107 à 1012 cellules/g de contenu intestinal, dans une zone allant de l’intestin grêle au colon chez l’humain). L’écosystème bactérien intestinal contribue à :
– Défendre de l’organisme contre l’infection.
– Favoriser la digestion et constitue dans une certaine mesure un apport supplémentaire à celui de l’alimentation.
– Faire une synthèse de différentes vitamines (vitamine K, acide folique)
- FONCTIONNEMENT
Les bactéries qui colonisent l’intestin assurent la fermentation de divers glucides qui ne sont pas digérés, comme la cellulose entre autres. Ceci aboutit à la production d’acides irritants et à un mélange de gaz (sulfure de diméthyle, H2, CH4, N2, CO2). Certains de ces gaz, en particulier le sulfure diméthyle, sont très odorants.
Environ 500 ml de gaz à l’origine de flatulences sont produits chaque jour (parfois plus, selon la consommation d’aliments particulièrement riches en glucides, notamment les féculents). L’odeur que présentent les selles provient du métabolisme (ensemble des réactions chimiques : fonctionnement) des bactéries. L’absence d’odeur fécale des selles traduit un déséquilibre passager de fonctionnement normal de la flore intestinale, la présence de champignons ou plus rarement une diarrhée secondaire à la prise d’antibiotiques.
- PATHOLOGIE
L’utilisation d’antibiotiques à large spectre (antibiothérapie ayant une activité sur l’ensemble des bactéries) est susceptible de modifier la flore intestinale (perte d’odeur des selles). L’arrêt de la prise d’antibiotiques restaure le plus souvent la flore intestinale.
L’infection intestinale (ou toxi-infection secondaire à la sécrétion de toxines par les bactéries) est également susceptible de modifier la flore de certains organes (intestins, vagin, bouche) et peut être à l’origine d’une perturbation de la flore à leur niveau. Dans ce cas, celle-ci est dans l’incapacité de lutter contre les germes pathogènes et nécessite l’apport d’un traitement anti-infectieux spécifique.
- LES PROBIOTIQUES ET PREBIOTIQUES
Les probiotiques sont des compléments alimentaires composés de diverses souches bactériennes « amies » destinées à rétablir une flore digestive normale. Ils sont donnés sous forme de capsules ou comprimés. Leur efficacité est liée à leur forme d’administration qui doit permettre à ces souches bactériennes d’atteindre saines et sauves l’intestin sans être détruites par l’acidité de l’estomac. Les bactéries lactiques (ou ferments lactiques) constituent les principaux probiotiques
Les prébiotiques sont des substances favorisant la fixation et la bonne prolifération des bactéries probiotiques Ce sont souvent des facteurs nutritifs de ces bactéries. Parmi eux : les FOS (fructo-oligo-saccharides) et l’Inuline (que l’on retrouve dans la chicorée par exemple). Les prébiotiques contribuent notamment au bon développement des probiotiques.
Les effets des probiotiques sont bénéfiques sur la santé, ils contribuent à :
- Le rééquilibrage de la flore intestinale
Un déséquilibre de la flore intestinale peut être à l’origine de nombreux désagréments. Or, l’équilibre de notre flore intestinale est constamment menacé par le stress, une alimentation déséquilibrée… Les probiotiques permettent de rééquilibrer la flore intestinale en apportant des quantités importantes de « bonnes bactéries » qui vont coloniser la flore intestinale. Leur présence augmente la fonction de barrière de la muqueuse et permet de lutter contre la prolifération des « mauvaises » bactéries.
- La réduction et prévention de la diarrhée infectieuse
Certaines de ces bactéries nuisibles (Salmonella, Escherichia coli, Staphylococcus aureus) peuvent provoquer des diarrhées infectieuses. Plusieurs études ont démontré que les probiotiques, et notamment diverses souches de Lactobacilles, peuvent réduire les risques de contracter une diarrhée infectieuse.
- La prévention de la diarrhée causée par un traitement antibiotique
Environ 20 % des patients qui prennent des antibiotiques souffrent de diarrhée. Plusieurs études ont montré que les probiotiques diminuent l’inconfort lié à un traitement antibiotique en réduisant le risque de contracter une diarrhée ou en diminuant la durée des diarrhées.
- La stimulation des défenses immunitaires
L’intestin et le système immunitaire sont fortement liés puisque 70 à 80 % de nos cellules immunitaires se logent dans l’intestin. La plupart des études allant de la cellule isolée à l’essai clinique sur l’homme montrent que l’ingestion de probiotiques a un effet immunomodulateur (capacité à moduler l’activité du système immunitaire) : les probiotiques, en stimulant les cellules immunitaires de la muqueuse intestinale, renforcent les défenses immunitaires.
- L’amélioration des fonctions intestinales
Notamment amélioration de la digestion du lactose, un effet stimulant de plusieurs souches probiotiques sur la digestion-absorption du lactose a été démontré in vivo chez l’homme. Les bactéries lactiques sont par définition responsables de la dégradation du lactose qu’elles transforment en acide lactique ; à ce titre, elles permettent une meilleure digestion du lactose (principal sucre du lait). C’est pourquoi, les probiotiques sont souvent conseillés en complément à des personnes souffrant d’intolérance au lactose.
- La bonne digestion et absorption des minéraux et vitamines
Il a également été montré que les probiotiques facilitaient l’absorption et la production de certaines vitamines (vitamines du groupe B et vitamine K). De même, un probiotique comme le Lactobacillus salivarius participe à une meilleure absorption du calcium.
- La réduction du taux de triglycérides et de cholestérol
Chez l’animal, des études ont montré que les bactéries lactiques étaient responsables de l’augmentation de l’excrétion du cholestérol, contribuant ainsi à une baisse du taux de cholestérol. Peu d’études cliniques sur ce sujet ont été menées chez l’homme ; mais les premiers résultats indiquent que les probiotiques pourraient avoir un effet bénéfique sur la cholestérolémie (taux de cholestérol dans le sang).
- L’amélioration de l’eczéma atopique chez l’enfant
Des études indiquent que les lactobacilles et les bifidobactéries pourraient contribuer au traitement de l’eczéma atopique chez l’enfant.
- Les probiotiques et Maladie de Crohn
Les probiotiques ont montré des résultats prometteurs mais qui doivent être confirmés par des études de plus grande envergure.
- Les probiotiques et cancer
Une étude épidémiologique et des études cliniques indiquent que les probiotiques pourraient être utiles pour prévenir le cancer et ralentir la progression des tumeurs, mais ces données restent préliminaires.
- UN ROLE METABOLIQUE MAJEUR
En favorisant l’extraction et le stockage d’énergie à partir des aliments, la flore commensale permet d’accroître les réserves de l’organisme, et à travers leur métabolisme, elle confère à l’hôte de nouvelles fonctions métaboliques, en modifiant la différenciation cellulaire ou l’expression de gènes. Au cours de l’évolution, il a été montré que la composition du régime alimentaire est un facteur déterminant pour la représentation des différentes souches bactériennes intestinales.
Ainsi au cours du développement de l’organisme il va s’instaurer une symbiose entre l’hôte et la flore bactérienne, et cette dernière sera spécifique du mode de vie de l’hôte, en devenant une composante individuelle de la physiologie de l’organisme. Des différences de compositions de la flore bactérienne intestinale sont liées au développement de certaines maladies métaboliques telles que l’obésité. Afin de comprendre comment la singularité de la flore bactérienne peut influencer le métabolisme de l’hôte, il a été réalisé diverses modifications de représentation des souches bactériennes, allant de l’utilisation de souches dominantes ou encore la transplantation de flores complètes dans des animaux dépourvus de toute flore.
La flore bactérienne peut influencer de manière systémique et sur le long terme le métabolisme énergétique, en agissant sur le métabolisme cellulaire de l’hôte, mais également sur ses sécrétions neuroendocrines ou encore son système immunitaire. Les effets de la flore bactérienne sur l’organisme hôte sont donc de trois types : intestinaux (modulation de l’absorption des aliments), neuroendocrines, et immunitaires. Ainsi chacune de ces composantes peut favoriser la mise en place de troubles métaboliques. Aujourd’hui, outre son rôle potentiellement préventif dans le développement du syndrome métabolique, des traitements prébiotiques, probiotiques, ou symbiotiques, constituent un nouvel axe de recherche thérapeutique.
Chapitre 2. LA FLORE INTESTINALE ET INFLUENCE SUR LE POIDS
La flore intestinale désormais connue sous la dénomination de microbiote intestinal représente l’ensemble des bactéries peuplant notre tractus digestif. Sa subsistance est assurée par nos résidus alimentaires, nos sécrétions ainsi que par la desquamation de nos tissus. En retour, le microbiote participe activement à notre bonne santé. Ce commensalisme résulte d’une longue vie commune et aujourd’hui, nous ne saurions vivre l’un sans l’autre.
Section 1. DIVERSITE DES FONCTIONS DU MICROBIOTE
Le microbiote intestinal exerce de nombreuses fonctions physiologiques dont les répercussions pour l’hôte sont, pour la plupart, bénéfiques. Parmi les grandes fonctions du microbiote, la fermentation des substrats disponibles au niveau du côlon, le rôle de barrière à la colonisation par les microorganismes pathogènes, le développement et la maturation du système immunitaire intestinal et les interactions avec les cellules épithéliales ont des rôles essentiels pour le maintien de la santé de l’hôte.
Des différences ont été mises en évidence entre animaux axéniques (sans germe) et conventionnels : les animaux axéniques présentent ainsi une vascularisation de l’intestin plus faible, des activités enzymatiques digestives réduites, ainsi qu’une couche de mucus plus importante, une susceptibilité aux infections augmentée ou encore un besoin calorique supérieur de 20 à 30 % par rapport à des animaux conventionnels. De même, le renouvellement de l’épithélium colique apparaît ralenti en absence du microbiote. La vitesse de production de cellules par crypte est ainsi réduite et peut aboutir à une différence de production quotidienne d’environ cinquante cellules, le nombre de cellules par crypte étant diminué d’environ 20 %.
Le microbiote est capable de modifier l’expression génique des cellules de l’hôte. C’est ce qui a été montré de façon globale en comparant, à l’aide de puces à ADN, les profils d’expression génique de l’intestin grêle distal de souris axéniques et conventionnelles. Cette étude a ainsi mis en évidence une centaine de gènes dont l’expression est modulée, positivement ou négativement, par la présence du microbiote. L’inoculation de différentes espèces bactériennes chez des souris axéniques a par ailleurs montré, avec cette même technique, que les profils d’expression génique de la muqueuse intestinale diffèrent en fonction de la bactérie testée. Une autre étude, menée à l’aide de souris initialement axéniques, a permis de mettre en évidence l’importance du microbiote intestinal dans l’angiogénèse intestinale. Les réseaux de vaisseaux sanguins des villosités intestinales de souris adultes axéniques et conventionnelles ont été comparés, montrant que ce réseau est deux fois moins dense chez des souris axéniques en raison d’un développement stoppé prématurément chez ces dernières.
Il avait été observé que des rongeurs axéniques avaient besoin de 30 % de calories supplémentaires pour maintenir leur masse corporelle par rapport à des animaux conventionnels. Les mécanismes permettant d’expliquer cette observation restèrent inconnus jusqu’à des travaux récents menés par l’équipe de J. Gordon suggérant que le microbiote intestinal contribue à l’absorption par l’hôte de glucides et de lipides et régule le stockage des graisses. Il a ainsi été montré que des souris axéniques âgées de huit semaines présentent un volume du tissu adipeux réduit par rapport à des souris conventionnelles. La colonisation de ces souris axéniques avec un microbiote intestinal aboutit à une augmentation de 60 % de la masse grasse et l’émergence d’une insulino-résistance en deux semaines malgré une réduction de la prise alimentaire de 30 %. Les deux mécanismes mis en jeu ont été révélés par cette étude. D’une part, le microbiote intestinal augmente l’absorption de monosaccharides et induit ainsi une lipogenèse hépatique. D’autre part, l’inoculation du microbiote intestinal inhibe sélectivement la protéine Fiaf (Fasting-induced adipocyte factor), elle-même inhibitrice de la lipoprotéine lipase. La présence du microbiote aboutit donc à une activité lipoprotéine lipase plus élevée et ainsi à une augmentation du stockage de triglycérides dans les adipocytes.
Par ailleurs, il a également été observé que le microbiote intestinal des souris obèses présentait une proportion plus importante de Firmicutes associée à une plus faible population de Bacteroides. Ces données récentes suggèrent ainsi l’existence potentielle d’un lien entre la composition du microbiote intestinale et une pathologie d’importance croissante : l’obésité.
Section 2. INFLUENCE DE LA FLORE BACTERIENNE SUR L’ORGANISME
Comme il a été annoncé auparavant, les effets de la flore sur l’organisme peuvent être de trois variantes : intestinaux, neuroendocrine et immunitaire.
Au niveau neuroendocrine, il a été mis en évidence une régulation de la synthèse de leptine par le microbiote ce qui pourrait ainsi participer à la résistance à la leptine, observée chez les individus obèses, qui en plus de ses effets métaboliques, peut créer des troubles du comportement alimentaire (hyperphagie). L’activité de la flore bactérienne peut également altérer l’action d’autre neuropeptides régulant la prise alimentaire (α-MSH, NPY, AgRP, ghréline) et participer à l’inflammation de « bas-grade » décrite dans l’étiologie de l’obésité. Celle-ci se caractérise, entre autre, par une augmentation de lipopolysaccharide (LPS) circulant, et on parle alors d’endotoxémie métabolique. Celle-ci est corrélée avec l’augmentation de l’IMC et de manière plus générale, il a été décrit que l’endotoxémie métabolique peut contribuer au développement du syndrome métabolique.
Il a émergé des investigations scientifiques sur l’obésité chez l’animal et l’humain qu’il y avait une composition particulière de la flore bactérienne avec une perte de diversité des phylas, au profit de certaines souches bactériennes (augmentation des Firmicutes/ Archea et réduction des Bacteroidetes/ Bifidobacterium). Un régime hypo-énergétique ou encore l’exercice physique conduisent à un ré-équilibrage des différentes souches qui est corrélé à une diminution de l’IMC. Au regard de ces différentes données expérimentales, une intervention sur la composition de la flore bactérienne intestinale constituerait une nouvelle cible thérapeutique individualisée et durable.
Afin d’agir sur la composition de la flore bactérienne intestinale endogène, il existe différentes stratégies qui vont moduler l’activité de la flore bactérienne: l’administration de probiotiques (des souches de bactéries spécifiques surtout Lactobacillus, Bifidobacterium), l’administration de prébiotiques (éléments de l’alimentation non absorbables), l’association des deux stratégies nommée symbiotique. Une autre alternative à consister à des transferts de flore, chez des modèles animaux axéniques (ie dépourvus de flore) à partir de d’animaux sains ou obèses. Les résultats de ces expériences furent éloquents dans la mesure où il a été observé un développement spontané d’obésité chez les animaux sains transplantés. A contrario des animaux obèses ayant reçus la flore commensale d’animaux sains, ont vu leur poids corporel diminuer.
Section 3. REGULATION DU STOCKAGE D’ENERGIE
Les fonctions biologiques contrôlées par la flore intestinale semblent être en relation avec l’efficacité des bactéries à récupérer l’énergie ingérée mais non digérée par l’hôte. L’homéostasie du poids corporel dépend de mécanismes finement régulés au cours du temps. Un excès énergétique de moins de 1 % par rapport aux besoins énergétiques pourrait être suffisant pour entraîner une augmentation du poids corporel sur une période équivalente à plusieurs années. Par conséquent, tous les mécanismes impliqués dans la disponibilité de l’énergie provenant de l’alimentation pourraient contribuer à l’équilibre du poids corporel.
Plusieurs études américaines émanant du laboratoire de J. Gordon ont suggéré l’implication de la flore intestinale dans la régulation de l’homéostasie énergétique. Il y a quelques années, F. Backhed et ses collaborateurs ont mis en évidence le fait suivant : de jeunes souris élevées de façon classique possèdent – malgré un apport alimentaire en calories moins important – une masse adipeuse plus développée (+ 40 %) que celle des souris exemptes de flore intestinale (souris axéniques). Dans le même ordre d’idée, les auteurs ont démontré que les souris dépourvues de flore intestinale à la naissance, puis colonisées avec une flore intestinale émanant de souris normales, développent davantage de masse grasse (environ + 60 %) et présentent une diminution de la sensibilité à l’insuline deux semaines après l’instauration de la flore.
Plusieurs mécanismes sont évoqués, qui pourraient contribuer à l’augmentation du poids corporel en présence des bactéries de la flore : une augmentation de l’absorption du glucose par l’intestin ; une augmentation de la disponibilité de l’énergie via la fermentation en acides carboxyliques à chaîne courte des composés non digestibles de l’alimentation ; et /ou une augmentation de l’insulinémie qui contribue à l’anabolisme.
De façon intéressante, le fait de coloniser l’intestin des souris axéniques avec une flore conventionnelle provoque également une augmentation généralisée de l’activité de l’enzyme lipoprotéine lipase (LPL). Cette dernière catalyse la libération des acides gras à partir des triglycérides associés aux lipoprotéines circulantes, permettant ainsi aux acides gras d’être captés par le muscle ou le tissu adipeux. Les auteurs ont proposé que cette augmentation est la conséquence de la suppression de l’expression d’un facteur dérivé de l’intestin : le fasting-induced adipose factor (FIAF), un inhibiteur de l’activité de la LPL. La diminution de l’expression de FIAF observée chez les souris colonisées, participerait à l’accumulation de lipides dans le tissu adipeux. Ces expériences ont démontré pour la première fois que les bactéries intestinales pouvaient réguler le stockage d’énergie chez l’hôte qu’elles colonisent.
Section 4. LES BACTEROIDES ET LES FIRMICUTES
On estime aujourd’hui que le microbiote intestinal humain, dont la densité atteint son maximum dans le côlon distal avec 1011 bactéries par gramme de contenu, est composé de centaines d’espèces. La caractérisation traditionnelle par la culture in vitro est aujourd’hui délaissée dans la mesure où elle ne permet de prendre en compte que 30 % environ des microorganismes dénombrables par microscopie. L’utilisation d’outils moléculaires a montré que la plus grande partie (2/3 environ) des espèces dominantes observées dans le microbiote fécal d’un individu lui sont propres. Ainsi, la diversité d’espèces bactériennes commensales de l’intestin humain à l’échelle de la planète apparaît immense.
Des recherches ont suggéré que les bactéries intestinales peuvent jouer un rôle dans la prise de poids. Les quantités de calories consommées en mangeant et dépensées en bougeant sont les déterminants clés de notre tendance à être mince ou obèse. Les études effectuées impliquent que des différences dans l’écologie bactérienne peuvent déterminer combien de calories de notre alimentation sont extraites, absorbées et déposées dans les cellules graisseuses. Ce qui explique que le même bol de céréales peut représenter légèrement plus ou lègèrement moins de calories d’une personne à l’autre, dépendant de leur flore intestinale. La différence n’est pas nécessairement grande, mais sur toute une année, cela peut faire une différence significative.
Les chercheurs se sont centrés sur deux groupes importants de bactéries, les Firmicutes et les Bactéroides, qui constituent ensemble 90% de la flore intestinale. Ils ont observé que chez les personnes obèses, la proportion de bactéries Firmicutes est plus élevée que chez les personnes minces. Lorsque les personnes obèses perdent du poids, la proportion de ces bactéries diminue. Ce type de bactéries dégraderait mieux les aliments, produisant davantage de sucres.
L’analyse de la composition du microbiote en taxa (genres bactériens et/ou grands groupes phylogénétiques) fait ressortir l’existence de composantes récurrentes, retrouvées chez tous les individus. Trois phyla bactériens, Firmicutes, Bacteroidetes et Actinobacteria rassemblent la plus grande part des bactéries fécales dominantes. Le phylum des Firmicutes (bactéries à Gram positif) est toujours fortement représenté. Il comprend tout d’abord le groupe dit « Eubacterium rectale – Clostridium coccoides » qui est souvent le plus important (14 à 31 % des bactéries totales en moyenne suivant les études). Il comprend des espèces bactériennes appartenant aux genres Eubacterium, Clostridium, Ruminococcus, Butyrovibrio. Le phylum des Firmicutes comprend également le groupe « Clostridium leptum », avec notamment les espèces Faecalibacterium prausnitzii, Ruminococcus albus et R. flavefaciens, groupe qui est aussi très souvent dans la dominance (16 à 22% en moyenne) ;. Les Bacteroidetes sont représentés par les genres apparentés à Bacteroides (Bacteroides, Prevotella et Porphyromonas). Ils sont toujours présents et partagent la dominance avec les groupes précédents (9 à 42 % des bactéries totales suivant les études). Le phylum Actinobacteria est moins systématiquement détecté en dominance mais il représente en moyenne quelques pourcents des bactéries totales. On y trouve les bifidobactéries (0,7 à 10 %) et les bactéries du groupe Collinsella-Atopobium (0,3 à 3,7 % en moyenne). Les entérobactéries sont plus rarement observées dans la microflore fécale dominante (en moyenne 0,4 à 1 %), de même que les lactobacilles et streptocoques (2 %).
Si l’on reconnaît ainsi des caractéristiques très conservées en terme de composition au niveau des Phyla et grands groupes phylogénétiques, au niveau des espèces, la caractéristique principale semble être la présence de nombreuses espèces sujet-spécifiques. Ceci laisse penser qu’il existe au plan fonctionnel une interchangeabilité entre espèces et que les niveaux de résolution différents apportent des informations totalement complémentaires. Enfin les espèces observées ont le plus souvent une spécificité humaine, et dans tous les cas sont associées à l’environnement digestif de façon quasi exclusive. Ceci indique des phénomènes de co-évolution avec l’hôte que confirment des travaux récents d’association de complexes microbiens entre espèces animales différentes.
Dans une expérimentation, les chercheurs ont provoqué un gain de poids chez des souris en ajustant les niveaux de bactéries. Ils suggèrent qu’il pourrait éventuellement être possible d’influencer la balance énergétique et le poids chez les humains en intervenant sur l’équilibre de la flore intestinale. Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires afin de mieux connaître son influence et ses mécanismes.
CONCLUSION
L’existence de cette flore résidente ou flore associée à l’intestin est connue depuis plus d’un siècle, mais son importance quantitative et qualitative ainsi que son rôle ont été mis en exergue plus récemment. Les études menées par des chercheurs sur le microbiote intestinal montrent le rôle clé qu’il joue dans l’organisme, notamment dans cette étude, dans le métabolisme énergétique. Ainsi, il a été constaté que les micro-organismes existant dans la flore intestinale ont une influence sur le poids des individus. Cela dépend principalement des caractéristiques de chaque organisme, puisque le taux de bactéroïdes et de firmicutes de chaque flore diffère selon les apports alimentaires et conditionnement physique de chaque personnes, l’équilibre de ces bactéries étant les premiers responsables de cette condition de poids allant de la maigreur à l’obésité.
BIBLIOGRAPHIE
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Mémoire de fin d’études de 20 pages.
€24.90