4/ MICROORGANISMES ET SANTÉ

Intro Microbiote Video INSERM 5’10 : https://youtu.be/42UgTEpRIpc

il existe deux types de relations entre l’être humain et les microorganismes selon les écosystèmes dans lesquelles elles évoluent :

 des relations bénéfiques de type symbiotique où les microorganismes remplissent des fonctions contribuant à la santé de notre organisme ;

 des relations avec des agents pathogènes qui peuvent avoir une très grande importance en santé publique, en France comme au niveau mondial car ils sont responsables de potentielles flambées épidémiques.

4,1/ MICROBIOTE HUMAIN ET SANTÉ

Le monde microbien, video 2’48 MA Selosse: https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/le-monde-microbien-importance-diversite-230.html

1/ Diversité du microbiote

Combien le corps humain renferme-t-il de bactéries ?

 Observer un frottis de bactéries du microbiote de vertébrés.

 Calculer la proportion de microbes présents dans un individu par rapport à son nombre de cellules.

Le microbiote humain représente l’ensemble des microorganismes qui vit sur et dans le corps humain.

2/ Evolution du microbiote

Microbiote au cours de la vie :

	Masse (kg)	Âge (années)	Volume sanguin (L)	Globules rouges /L	Masse de bactéries du côlon (g)	Bactéries / g de côlon	Total de cellules humaines	Total de bactéries
Homme	70	20-30	4,9	5 × 1012	420	9,2 ×1010	30 × 1012	38 × 1012
Femme	63	20-30	3,9	4,5 ×1012	480	9,2 × 1010	21 × 1012	44 × 1012
Bébé	4,4	0,1	0,4	3,8 × 1012	48	9,2 × 1010	1,9 × 1012	4,4 × 1012

juin

Netothèque

Explore the Human Microbiome : https://www.scientificamerican.com/article/microbiome-graphic-explore-human-microbiome/

Faecal bacteria cocktail treats superbug infection : https://www.newscientist.com/article/dn23061-faecal-bacteria-cocktail-treats-superbug-infection

Sequence-based analysis of the microbial composition of water kefir from multiple sources https://academic.oup.com/femsle/article/348/1/79/563641

The microbial diversity of water kefir https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168160511005344

Gut Microbiota From Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice https://science.sciencemag.org/content/341/6150/1241214.full

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24009397/

Transplanting fecal microbiota from twins discordant for obesity differentially affects metabolic activities in mice https://www.gutmicrobiotaforhealth.com/transplanting-fecal-microbiota-from-twins-discordant-for-obesity-differentially-affects-metabolic-activities-in-mice/

Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body https://www.biorxiv.org/content/10.1101/036103v1

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002533#pbio-1002533-g002

Sender R, Shai Fuchs S, Milo R. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. Biorxiv. Posted January 6, 2016.

Cette étude a finalement été publiée quelques mois plus tard, en août 2016, dans PLoS Biology : Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol. 2016 Aug 19;14(8):e1002533. doi: 10.1371/journal.pbio.1002533

Elle a été commentée dans Cell (article en open access) le 28 janvier 2016. Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans. Cell. 2016 Jan 28;164(3):337-40. doi: 10.1016/j.cell.2016.01.013

Landman C, Quévrain E. Le microbiote intestinal : description, rôle et implication physiopathologique. Rev Med Interne. Available online 31 December 2015.

Wu H, Tremaroli V, Bäckhed F. Linking Microbiota to Human Diseases: A Systems Biology Perspective. Trends Endocrinol Metab. 2015 Dec;26(12):758-70.

Scarpellini E, Ianiro G, Attili F, Bassanelli C, De Santis A, Gasbarrini A. The human gut microbiota and virome: Potential therapeutic implications. Dig Liver Dis. 2015 Dec;47(12):1007-12.

Milo R, Jorgensen P, Moran U, Weber G, Springer M. BioNumbers–the database of key numbers in molecular and cell biology. Nucleic Acids Res. 2010 Jan;38(Database issue):D750-3.

Milo R. What is the total number of protein molecules per cell volume? A call to rethink some published values. Bioessays. 2013 Dec;35(12):1050-5.

Adadi R, Volkmer B, Milo R, Heinemann M, Shlomi T. Prediction of microbial growth rate versus biomass yield by a metabolic network with kinetic parameters. PLoS Comput Biol. 2012;8(7):e1002575.

Moran U, Phillips R, Milo R. SnapShot: key numbers in biology. Cell. 2010 Jun 25;141(7):1262-1262.e1

Phillips R, Milo R. A feeling for the numbers in biology. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Dec 22;106(51):21465-71.

Savage DC. Microbial ecology of the gastrointestinal tract. Annu Rev Microbiol. 1977;31:107-33.

Rosner JL. Ten Times More Microbial Cells than Body Cells in Humans? 2014. Microbe. 9,47.

Luckey TD. Introduction to intestinal microecology. Am J Clin Nutr. 1972. Dec;25(12):1292-4.

Qu'est-ce qui cause la mauvaise haleine ? - Mel Rosenberg https://youtu.be/oZ13QfP2os8

Kefir, Kombucha, .. sites d’échanges : https://kefirlandia.org/fr/home/index.php ; https://kefirkombucha.net/

Bilan / Microbiote humain et santé

Mots clefs : symbiose ; hôte et microbiote ; unicité et diversité du microbiote ; habitudes alimentaires et évolution du microbiote ; microbiote maternel et construction de la symbiose hôte-microbiote ; compétition entre microbes.

Connaissances :

Le microbiote humain représente l’ensemble des microorganismes qui vit sur et dans le corps humain.

Le microbiote se met en place dès la naissance et évolue en fonction de différents facteurs comme l’alimentation (présence de fibres) ou les traitements antibiotiques.

Le microbiote intestinal a un rôle indispensable dans l’immunité et dans la digestion.

Certaines bactéries ont des propriétés anti-inflammatoires.

Les interactions entre hôte et microbiote jouent un rôle essentiel pour le maintien de la santé et du bien-être de l’hôte.

La composition en microorganismes et la diversité du microbiote sont des indicateurs de santé.

Certains microorganismes normalement bénins du microbiote peuvent devenir pathogènes pour l’organisme notamment en cas d’affaiblissement du système immunitaire.

Les travaux sur le microbiote établissent des corrélations entre des compositions du microbiote et des pathologies. La modulation du microbiote ouvre des pistes de traitement dans certains cas de maladies.

Capacités :

 Observer un frottis de bactéries du microbiote de vertébrés.

 Calculer la proportion de microbes présents dans un individu par rapport à son nombre de cellules.

 Exploiter des expériences historiques établissant des relations entre bactéries et santé.

 Analyser, comparer, critiquer des informations sur les effets scientifiquement prouvés du microbiote et sur l’utilisation du microbiote en santé humaine.

 Savoir évaluer les précautions hygiéniques nécessaires au plus juste (fréquence et pertinence des lavages de main et utilisation de gels hydro-alcoolique).

Modélisation

Modéliser le rôle du microbiote intestinal dans la protection de l’organisme.
Matériel :

• Ordinateur ;

• Logiciel Edu’modèles.

Protocole :

• Ouvrir la modélisation du microbiote : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/edumodeles/algo/index.htm?modele=microbiote2bact

• Cliquer sur chaque règle en bas à droite.

• Noter ce que modélise chaque règle (ex. : les nutriments arrivent régulièrement dans le tube digestif).

• Lancer l’animation de la modélisation.

• Noter les résultats de cette manipulation témoin.

• Réinitialiser l’animation (flèche circulaire à gauche de l’écran).

• Modifier les règles en lien avec votre hypothèse (par exemple, on peut réduire le nombre initial de bactéries non pathogènes, ou réduire l’activité des cellules phagocytaires).

• Lancer l’animation de la modélisation.

• Noter les résultats et conclure.

• Reproduire ces modélisations autant de fois que nécessaire pour tester l’ensemble des hypothèses formulées.

• Identifier les éléments pertinents et les limites du modèle utilisé.

Netographie

Photographies : https://www.sciencephoto.fr/images/microbiote

Gordon JI et Al. Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science, 341, 2013 : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24009397/

Les rôles du microbiote sur la santé 4’28 : https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/les-roles-du-microbiote-sur-la-sante-232.html

Le microbiote et son rôle sur la digestion 3’02 : https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/le-microbiote-et-son-role-sur-la-digestion-231.html

Jamais sans mes acariens - Tu mourras moins bête – ARTE : https://youtu.be/hOblI8F6DQo

https://www.lemonde.fr/blog/realitesbiomedicales/2016/01/11/combien-le-corps-humain-renferme-t-il-de-bacteries/

https://planet-vie.ens.fr/thematiques/microbiologie/bacteriologie/combien-de-cellules-composent-un-etre-humain

https://www.lelivrescolaire.fr/page/6095166

https://biblio.nathan.fr/adistance/9782091194011/?openBook=9782091194011%3fdXNlck5hbWU9UVFGdno4NlNydnZRQWQrbWhmQUVvQT09JnVzZXJQYXNzd29yZD1XalB3YkZzdmZ2RmNDSHNXUmgyemt3PT0mZGVtbz10cnVlJndhdGVybWFyaz0=

4,2/ AGENTS PATHOGÈNES ET MALADIES VECTORIELLES

1/ Microbes

Μικρος : petit

βιος : vie

πατοϛ : maladie

γενοϛ : naissance

tous les microbes ne sont pas pathogènes

• Eucaryotes : membrane + cytoplasme contenant un vrai noyau enveloppé d’une double membrane et des organites

• Bactéries : procaryotes : paroi + membrane + cytoplasme contenant un nucléoïde d’ADN

• Virus : envoloppe + capside protéique + ADN ou ARN

pathogène, vecteur, modes de transmission, traitements, prophylaxie

2/ Equilibre du microbiote

Association de microorganismes	Conséquences
Candida albicans + Streptococcus oralis	Candidose, inflammation des tissus
Candida albicans + Streptococcus mutans	Apparition précoce de caries dans l’enfance
Candida albicans + Fusobacterium nucleatum	Coexistence sans effets néfastes sur la santé

Résultats SCORAD moyens dans deux groupes ayant reçu les microorganismes ou un traitement placebo.

Le score SCORAD est une méthode utilisée en médecine pour estimer l’ampleur de l’eczéma d’un patient.

Les bactéries utilisées sont naturellement présentes dans la bouche ou dans l’intestin chez de nombreux humains.

Condition / Date	Avant traitement	Après 3 mois de traitement	2 mois après arrêt du traitement
Traitement avec ingestion de Lactobacillus salivarius et Bifidobacterium breve	46,25	29,45	22,63
Traitement placebo (sans microorganismes)	45	40,21	38

Il existe des souris si propres et si soignées que, de leur vie, elles n’ont jamais vu un microbe. Ce sont les souris axéniques, dépourvues de microbiote car nées par césarienne, animaux de laboratoire élevés « en bulles », dans des conditions stériles. La vie n’est pas facile pour elles. Cette absence de bactéries les rend particulièrement sensibles aux pathogènes, aux allergies, au stress. Des travaux ont montré chez elles des troubles de croissance par rapport à leurs congénères habitées par des bactéries. Ces animaux font cependant l’objet de nombreuses expérimentations pour l’étude du microbiote. Ils permettent par exemple d’étudier l’effet des transferts de microbiotes, ou encore, de caractériser les effets sur la santé des différentes souches bactériennes.

Expérience 1 : transfert du microbiote intestinal d’un couple de femmes jumelles, l’une obèse, l’autre mince, dans l’intestin de souris axéniques soumises ensuite à la même alimentation. On a constaté des différences entre les microbiotes de personnes obèses et de personnes minces. Résultat : la souris contenant du microbiote de femme obèse est devenue elle-même obèse alors que la souris contenant du microbiote de femme mince est restée mince.

Expérience 2 : cohabitation des 2 souris, celle devenue obèse avec l’autre restée mince, dans une même cage. On précise que les souris sont coprophages, c’est-à-dire qu’elles mangent leurs crottes. Résultat : les deux souris sont minces.

Souris axénique	témoin sans traitement	Bacteroides fragilis inoculées dans l’intestin
Rate et ganglions	Petit et mal formés	Normaux
Lymphocytes dans la rate et l’intestin	Déficit global	Normaux
Anticorps dans l’intestin et le sang	Déficit total ou partiel	Normaux

Bilan / Agents pathogènes et maladies vectorielles

Mots clefs : pathogène, vecteur, réservoir à pathogène, cycle évolutif, épidémie/endémie, modes de transmission, traitements, prophylaxie, vaccins, porteur sain.

Connaissances :

Certaines maladies causées par des agents pathogènes sont transmises directement entre êtres humains ou par le biais d’animaux tels que les insectes (maladies vectorielles).

Les agents pathogènes (virus, certaines bactéries ou certains eucaryotes) vivent aux dépens d’un autre organisme, appelé hôte (devenu leur milieu biologique), tout en lui portant préjudice (les symptômes).

La propagation du pathogène se fait par changement d’hôte. Il exige soit un contact entre hôtes, soit un vecteur biologique qui est alors l’agent transmetteur indispensable du pathogène (il assure la maturation et/ou la multiplication du pathogène).

Le réservoir de pathogènes peut être humain ou animal (malade ou non). La propagation peut être plus ou moins rapide et provoquer une épidémie (principalement avec des virus).

La connaissance de la propagation du pathogène (voire, s’il y en a un, du vecteur) permet d’envisager les luttes individuelles et collectives.

Les comportements individuels et collectifs permettent de limiter la propagation (gestes de protection, mesures d’hygiène, vaccination, ...).

Le changement climatique peut étendre la transmission de certains pathogènes en dehors de leurs zones historiques.

l’objectif n’est pas de faire connaître la grande variété des maladies causées par des pathogènes mais d’en faire comprendre les problématiques actuelles dans les pays en difficulté économique, politique et sanitaire ainsi que dans les pays à économie favorable, à partir d’un ou deux exemples actuels et sociétaux de maladies : on s’appuiera sur les exemples d’une maladie à transmission directe (VIH) et une à transmission vectorielle (paludisme).

Capacités :

 Exploiter des bases de données permettant de connaître la répartition, la prévalence ou l’impact en termes de santé publique d’une maladie à transmission directe et/ou vectorielle.

 Exploiter des données issues de l’histoire des sciences pour comprendre la découverte des maladies liées à des pathogènes à transmission directe et/ou vectorielle et leurs traitements.

 Observer des frottis sanguins d’individus atteints de paludisme.

 Observer des appareils buccaux d’insectes vecteurs d’agents pathogènes.

 Exploiter des documents montrant les modes de lutte contre des maladies vectorielles en France et dans le monde.

 Identifier, dans le cas du VIH, les conduites limitant la propagation de la maladie.

 Appliquer les connaissances acquises à d’autres exemples choisis pour leur intérêt local ou de santé publique, et pour permettre aux élèves d’exercer les compétences attendues sur d’autres cas de maladies (chikungunya, dengue, maladie de Lyme, toxoplasmose, …).