6- Taxonomie (c) microbiote humain

Question 1

définition microbiote

Answer 1

• Définition : ensemble de microorganismes (bactéries, archées, levures, champignons, protozoaires, virus) colonisant une niche écologique donnée
  (écosystème).
• Microbiote humain cutané, intestinal, vaginal etc…
• Microbiote animal : le rumen
• Microbiote végétal, rhizosphère, feuilles, fruits
• Dérivés : flore tellurique, aérobiote, océanobiote etc…

Question 2

Microbionte

Answer 2

organisme appartenant à un microbiote

Question 3

Microbiome

Answer 3

génome total d’un microbiote

Question 4

Symbionte vs pathobionte

Answer 4

• Symbiose – mutualisme et
  commensalisme
• pathogène opportuniste ou obligatoire

Question 5

Dysbiose

Answer 5

pathologie liée à un dérèglement du microbiote

Question 6

Compartimentations du tube digestif

Answer 6

• La flore intestinale humaine
  ou microbiote ou biofilm intestinal
• Épitélium intestinal = surface d’échange avec l’environnement extérieur
• Intestin grêle: duodenum, jéjunum, iléon
• connexion :caecum
• Gros intestin : colon
• Surface d’échange : environ 32 m2

Question 7

Barrière mucosale.

Answer 7

• Tube digestif recouvert de mucus
  => mucines ( muc2) et sécrétions de l’hôte
  (IgA, sels biliaires etc…)
  Rq : Akkermansia muciniphila (3% flore colique)
  Probiotique ? mucinases
  (x3 sécrétion mucines)

Question 8

Microbiote du tube digestif
et Barrière mucosale

Answer 8

• Près de 200 espèces bactérienne différentes
• majoritairement anaérobies
• Flore autochtone
  => conditionnée par les sécrétions de l’hôte + régime
  alimentaire
• Flore allochtone
  => transitoire, liée au bol alimentaire
• microbiote = 4x1013 cellules bactériennes
  (ratio 1/1 avec nos cellules)
  (rq: microbiome = 3,3 M de gènes, ratio 1/150)
• archées: +/-rares (1-10%, essentiellement Methanobrevibacter smithii
  (rôle : H2 + CO2 −> CH4 + H2O - compétition avec les sulfato-réductrices)
  (obésité associée à diminution de la part d’archées / augmentation si anorexie )
• levures : surtout Candida sp. et Saccharomyces sp.
• champignons : Aspergillus sp., Penicillium sp.,
• virus: bactériophages (rôle déterminant dans le maintien de
  l’homéostasie?)

Question 9

Environnement estomac

Answer 9

• densité cellulaire (UFC = Unité Formant Colonie/mL) : 10^1-3
• pH : 1-3
• pO2 : 77 mm Hg (aérobie)
• le bol alimentaire y passe 15-20 minutes

Question 10

Environnement intestin grêle

Answer 10

• densité cellulaire duodénum : 10^3 UFC / mL
• densité cellulaire jéjunum : 10^4-6 UFC / mL
• densité cellulaire ileum : 10^6-7 UFC / mL
• pH : 6-7
• pO2 : 33 mm Hg (de moins en moins aérobie)
• le bol alimentaire y passe 3-4 h

Question 11

Environnement gros intestin

Answer 11

• densité cellulaire colon : 10^6-7 UFC / mL
• pH : 7
• pO2 : < 33 mm Hg (anaérobie)
• le bol alimentaire y passe 24-72 h

Question 12

Méthodes d’analyses.

Answer 12

a) Avant 2000 : coprocultures
b) Ribotypage – séquence 16S rDNA/rRNA
c) Métagénomique

Question 13

a) Avant 2000 : coprocultures

Answer 13

• Isolement de bactéries à partir de fèces de quelques Individus (échantillonnage) et culture pure sur des milieux sélectifs:
• Résultats : flore anaérobie (Bacteroïdes-Clostridiae)
  Et anaérobies facultatifs (bactéries lactiques et
  entérobactéries).
• Défauts: Proportions mésestimées
  Observation en FISH: viables non cultivables

Années 2000 : «flushing» de tissus intestinaux
Ex: MARTEAU et al., 2001 (AEM, Oct. 2001, p. 4939–4942 Vol. 67)
comparaison fluide du sécum et fèces de 8 individus

Question 14

b) Ribotypage – séquence 16S rDNA/rRNA

Answer 14

• Empreinte (profil électrophorétique ou séquence)
  spécifique d’espèces bactériennes
• Avantage :qualitatif (non cultivables)
• Inconvénient : identification (spécificité)

Question 15

Métagénomique

Answer 15

• Extraction de l’ADN total
  (fèces, biopsies, flushing volontaires)
• Séquençage haut-débit.
  annotation des séquences
  Microbiome – Virome etc…

Question 16

Identification par compartiment: estomac

Answer 16

– pH acide (0,5-1)
– Temps de passage très court 20’
– Charge microbienne faible 103 bactéries/g
=> Essentiellement : Helicobacter pylori
−−> présent chez 50% des individus (+) chez qui elles représentent 90% de la population bactérienne de l’estomac
−−> Pathologie : ulcères à l’estomac

Question 17

Identification par compartiment: intestin grêle

Answer 17

– pH de moins en moins acide (0,5-1 pour duodenum à 7 pour Iléon)
– Temps de passage 3-4h (peu de temps de division, compétition avec l’hôte)
=> Apparition de la flore colonique (Bacteroïdetes, Firmicutes, Actinobacteria)
=> Présence de bactéries filamenteuses (SFB, Candidatus sp.) ancrées dans
l’épithélium. (chez la souris et chez l’homme )

rq : Iléon et colon proximal: site d’infection de nombreux pathogènes:
(Salmonella enterica, Yersinia enterolytica et Campylobacter jejuni).
Charge microbienne infectieuse (>103 bactéries) : barrière stomacale

Question 18

Identification par compartiment: colon

Answer 18

*pH 7
* anaérobie
* temps de passage long (1-3 jrs)
* Densité microbienne la plus forte.
* 30 genres majoritaires: grande diversité
* Genre majoritairement représenté (Bacteroïdes = 15-20%)
* 5 Phylum principaux: Bacteroïdetes et Firmicutes
Actinobacteria : Bifidobactéries, Verrucomicrobia (Akkermansia)
Proteobacteria (Entérobactéries)

Question 19

Entérotypes (Colon)

Answer 19

2 entérotypes :
* Occidental « riche »: Bacteroïdes + Firmicutes (Clostridiae)
=> correspond à une alimentation variée à prédominance de protéines animales (lait, viandes, poissons)`

• Pays du sud « pauvres » : Prevotella et Firmicutes
  => alimentation riche en tissus
  végétaux (fibres saccharidiques).
• tout est dans la proportion :
  => Occident : idéal ratio Firmicutes/bacteroïdetes de 10/1

=> si trop peu : 1/1: dysbiose : MICI = Maladies Inflammatoires
Chronique de l’Intestin

=> si trop 100/1 : dysbiose: risque d’obésité (excès de graisses animales)

Question 20

cinétique de colonisation (jusqu’au sevrage)

Answer 20

• Vie Placentaire : stérile
• Naissance : contamination fécale (mère)
• nouveau né: Streptocoques et entérobactéries
  (ex: E. coli)
• Allaitement : 10^9 bact/L de lait maternel :
  => Staphylococcus
  => Streptococcus
  => Corynebacterium
  => Lactobacillus
  => Micrococcus
  => Propionibacterium
  => Bifidobacterium.
• Développement d’un environnement réduit et anaérobique favorable à :
• Bacteroidetes (et dérivés, Bacteroides , Prevotella)
• Firmicutes (Clostridium , Ruminococcus et Faecalibacteium)
• Bifidobacterium sp. et Lactobacillus sp. (minoritaires)
• persistence d’entérobactéries
• Sevrage lacté :=> flore adulte
  Chez l’homme. Vers 2-3 ans

Question 21

cinétique de colonisation (adulte = après sevrage)

Answer 21

5 phyla majoritaires
* Bacteroidetes : avec Prevotella sp. et Bacteroides sp.
=> Gram négative, anaérobes strictes, métabolisent l’amidon en produisant des SCFAs
(acétate et propionate => sang)

• Firmicutes (Ruminococcus, Clostridium, Roseburia , Faecalibacterium)
  => produisent SCFAs (butyrate −> colonocytes)
• Actinobacteria (Bifidobacterium)
• Verrucomicrobia (Akkermansia)
• Proteobacteria (Enterobacteriaceae)
• Influence de la diète:
  2-3 entérotypes/régime alimentaire:
• Végétaux et fibres : Prevotella
• Lipides et protéines: Bacteroides
• Riche en viandes : Clostridium et Ruminococcus
• Sucres (Enterobactéries)

Question 22

Symbiose et mutualisme

Answer 22

une association intime, durable entre deux organismes hétérospécifiques, sous-entendu mutualiste cad à avantage réciproque

Question 23

Commensalisme

Answer 23

type d’interaction biologique naturelle et fréquente ou systématique entre deux êtres vivants dans laquelle l’hôte fournit une partie de sa propre nourriture au commensal.

Question 24

Organismes gnotobiotiques

Answer 24

Un animal gnotobiotique est un animal dans lequel seules certaines souches connues de bactéries et d’autres micro-organismes sont présentes.
=> Inclus les animaux axéniques ou germ-free (sans microbiote)

Question 25

gnotobiologie et extrapolation chez l’homme

Answer 25

• Élevage de souris axéniques
  (germ-free)
  – Caractéristiques physiques: animaux chétifs
  – Comportementales: maladifs, sensibles aux moindres Infections, retard d’activité et de communication
  – physiologiques: Retard de développement intestinal (défaut de vascularisation,
  surface d’échange villositaire réduite) diarrhées fréquentes
  − Défenses amoindries (plaque de Peyer, ganglions)
• Élevage de souris monoxénique (1 seule espèce de bactérie)
  − Rétablissement d’un développement quasi normal
• Extrapolation à l’homme
  => Rôle du microbiote
• Essentiel à la maturation du tractus digestif
• Essentiel au développement des défenses Immunitaires (apprentissage)
• Comble les carences nutritionnelles (enzymes, vit K, B9, B12, AA essentiels, SCFAs, autres…)

Question 26

Paramètres influençant la santé des nouveaux nés.

Answer 26

• Influence du mode de naissance: Voie naturelle vs césarienne (absence des Bacteroïdes et excès de Firmicutes et Proteobacteria)
• Contact corporel
• Allaitement vs lait maternisé (carence en Bifidobacteria)
• Traitement antibiotique
• « Excès » d’hygiène

Question 27

SCFAs et santé humaine:

Answer 27

• acides gras à courtes chaînes
• “déchets” des fermentations de notre microbiote intestinal
• Acétate −> Tissus périphérique −> Substrat pour la synthèse de cholestérol et pour la synthèse de lipides dans le foie
• Propionate −> Veine porte −> Gluconéogénèse et induit une sensation de saciété
• Butyrate −> intestin et circulation systémique −> source d’énergie principale des colonocytes (= cellule épithéliale du côlon (gros intestin)) et augmente la sensibilité à l’insuline chez la souris

Question 28

Modulation: bactéries magiques ou fake news?

Answer 28

• Définitions:
• Probiotiques: sont des micro-organismes vivants (bactéries, levures) qui ajoutés à l’alimentation ont un effet bénéfique sur la santé de l’hôte.
• Prébiotiques: Les prébiotiques sont des substances alimentaires composées généralement de glucides complexes qui sont utilisés sélectivement par les microorgansimes de l’hôte pour conférer des bénéfices sur la santé.
• Symbiotiques: les 2 ensembles
• Alicament: Un aliment fonctionnel qui contient des « composants classifiés ou non comme nutriments, reconnus capables d’influencer une grande diversité de fonctions impliquées dans l’état de bien-être et de santé ou la réduction du risque des maladies.
  Ex: Bifidobacterium longum – Actimel, Activia, etc…

Question 29

les MICI

Answer 29

Maladies inflammatoires Chroniques de l’intestin : IBD, Crohn, rectocolite hémorragique (RCH), cancer du colon = dysbioses

Question 30

le deuxième cerveau – axe intestin-cerveau

Answer 30

• Travaux sur l’autisme, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson.
  Exp : Hsiao et al., 2013 – (Cell 155-451)
• Comportement autistique
  de souris associé à la synthèse
  (fermentation d’aa aromatiques)
  par le microbiote (Clostridium sp.) De 4-Ethylphenylsulfate (4EPS x46)
• Corrigé par l’ajout de Bacteroïdes fragilis ou Bacteroïdes thetaiotaomicron

Question 31

Transplantation fécale
ou Bactériothérapie fécale.

Answer 31

• Principe: transplanter la flore d’un individu sain chez un individu malade.
  => Donneur : famille voire de l’auto-restauration (receveur avant traitement)
• Pratiquement:
  => Prétraitement antibiotique
  => Implantation par lavement colique ou par tube nasogastrique.
  => Efficacité : Colite à C. difficile, RCH ou Maladie de Crohn