2/ Equilibre du microbiote

La bactérie Clostridium difficile observée au MEB (image colorisée), est responsable de colites entraînant des douleurs abdominales et des diarrhées qui peuvent être mortelles dans 5 % des cas. Près d’un demi-million de cas ont été diagnostiqués en 2017 aux États-Unis. Cette infection survient généralement après un traitement antibiotique, surtout en milieu hospitalier, ou chez des personnes qui ont un système immunitaire affaibli. 4 % de la population sont des porteurs sains de la bactérie, c’est-à-dire qu’ils présentent la bactérie sans symptômes associés.

Candida albicans est une levure (champignon microscopique) naturellement présente dans la bouche des êtres humains. Généralement inoffensive, elle est cependant à l’origine de candidoses, des maladies se manifestant par des taches blanches douloureuses sur la langue ou le palais. Ces maladies surviennent après un traitement antibiotique prolongé ou chez des personnes avec un système immunitaire affaibli, comme les personnes atteintes du sida.

Chez deux volontaires ayant consommé le même repas, la quantité de C. albicans varie en fonction de la fréquence du brossage de dents.

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

Près d’un enfant sur deux souffre de caries, une dégradation des dents causée par certaines bactéries.

Effet de l’alimentation sur la modification du microbiote intestinal.

Des individus végétariens ou ayant un régime riche en produits d’origine animal ont changé de type d’alimentation pendant 4 jours. Ils reprennent ensuite leur alimentation habituelle. La diversité microbienne est augmentée après un changement de régime alimentaire.

rôle du microbiote dans la nutrition.

Des souris axéniques reçoivent le microbiote d’individus soit obèses (Ob), soit minces (Mi). Les souris sont ensuite élevées en groupes, soit homogènes soit mixtes (on parle alors de coélevage). Les souris se nourrissent des excréments présents dans la cage, ce qui permet des transferts de microbiote.

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.

	Souris axénique sans traitement	Souris axénique + 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

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.

Effet de traitements antibiotiques puis du transfert de microbiote intestinal sur une infection à C. difficile.

L’infection des souris est mesurée par le nombre de bactéries présentes dans leurs excréments. Les souris ont subi deux traitements antibiotiques par la vancomycine (van) puis une transplantation de microbiote intestinal de souris saines.

=> Un transfert de microbiote intestinal sur une infection à C. difficile est plus efficace qu’un traitement antibiotique

Effet des bactéries Faecalibacterium prausnitzii sur des inflammations intestinales.

Des souris présentant des symptômes similaires à la maladie de Crohn reçoivent ou non une administration de bactéries intestinales présentes chez des personnes saines et absentes chez les patients atteints de la maladie de Crohn.

=> Les souris ayant reçu une injection de bactérie ont une inflammation intestinale divisée par 2

Proportion de souris atteintes d’un diabète de type 1 chez des souris prédisposées génétiquement.

=> en milieu stérile il y a deux fois plus de souris diabétiques

Résistance de S. aureus à un antibiotique en milieu hospitalier.

Le lavage des mains effectif représenterait moins de 50 % de ce qui est recommandé en milieu hospitalier et serait à l’origine d’infections nosocomiales, notamment dues à S. aureus. Du grec ancien νοσοκομεῖον, nosokomeîon (hôpital, infirmerie), dérivé de νόσος, maladie, et ϰομεῖν, soigner, est qualifiée de nosocomiale une infection contractée dans un établissement de soins. Un nouveau protocole de lavage des mains peut réduire de 10 % le taux d’infections nosocomiales

L’eczéma, ou dermatite atopique, est une maladie inflammatoire chronique entraînant rougeurs et démangeaisons.

Les patients ont souvent une prédisposition génétique à l’eczéma, renforcée par des paramètres de l’environnement.

Comparaison de quelques groupes de bactéries du microbiote intestinal chez des patients sujets ou non à l’eczéma (étude sur 132 sujets sud-coréens) : Les microorganismes présents à la surface de la peau pourraient être impliqués dans le phénomène.

Effets des microorganismes ou d’un traitement placebo sur l’eczéma.

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

Le traitement avec ingestion de bactéries fait diminuer l’eczéma de moitié.

La quantité de S.doré augmente pendant une crise d’eczéma en même temps que la diversité microbiologique diminue. Après une crise ou une prise d’antiinflammatoire la diveristé microbiologique augmente et la proportion de S. doré diminue.

Effet de quelques microorganismes chez des souris modèles.

Des lignées de souris pouvant facilement déclencher de l’eczéma sont soumises à un traitement antibiotique, puis à des dépôts sur la peau de solution contenant soit des bactéries Corynebacterium mastitis, soit C. bovis, soit S. aureus.

https://www.lelivrescolaire.fr/page/6095155

• 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.

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

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.

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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/

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=

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).

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, …).