7.CORRIGE Digestif 17.03.14 - Physiologie de la flore intestinale
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DIGESTIF – Physiologie de la flore intestinale 17/03/2014 MATHIEU Sibylle L2 Digestif Pr. MILLION 6 pages Relecteur 5 Physiologie de la flore intestinale Plan A. Exploration du microbiote digestif B. Rôle du microbiote digestif C. Variations physiologiques et pathologique du microbiote digestif A. Exploration du microbiote digestif Le microbiote intestinal, autrefois appelé microflore intestinale, est l'ensemble des bactéries, des champignons et des virus qui vivent dans le tube digestif. Chaque individu héberge 1014 (100 000 milliards) bactéries, vivantes dans son intestin ce qui représente 10 à 100 fois le nombre de cellules du corps humain ! Le prof a bien insisté là-dessus . Techniques d'étude : • techniques culture-dépendantes (bactéries vivantes) • techniques moléculaires indépendantes de la culture (on accède à l'ADN de la bactérie, qu'elle soit vivante ou morte). Détecter l'ADN d'une bactérie ne permet pas de dire avec certitude si cette bactérie est vivante. Une grande partie des espèces bactériennes du microbiote digestif n'ont jamais été cultivées à ce jour et sont retrouvées uniquement par la biologie moléculaire (donc par leur ADN). Cela ne veut pas dire que l'on n'arrivera pas à les cultiver un jour. 1 colonie bactérienne = correspond à une seule espèce bactérienne. Une espèce bactérienne inclue de nombreuses souches bactériennes (Strain). En bactériologie on raisonne en terme d'UFC (Unité Formante Colonie) où 1 UFC = un point blanc, ce qui permet de quantifier la concentration bactérienne. 1/6 DIGESTIF – Physiologie de la flore intestinale Techniques culture-dépendantes : elle dépendent de l'atmosphère (aérobies et anaérobies), et elles combinent : • Une identification traditionnelle enzymatique où on va détecter les enzymes de chaque bactérie pour l'identifier • Une identification de nouvelle génération beaucoup plus rapide et précise qui est la spectrométrie de masse où on met une de ces colonies sur une plaque en métal, un laser explose la colonie, et on identifie la bactérie selon son rapport masse sur charge (m/z). A l'opposé on a le séquençage moléculaire : indépendant de la culture. Une séquence d'ADN bactérien correspond à un phylotype (et non un espèce) c'est-à-dire une espèce bactérienne qui n'a pas été cultivée. Avec cette technique, on ne pourra pas savoir si la bactérie est résistante aux antibiotiques ou pas, quelles enzymes elle possède, on va juste détecter l'ADN. On va avoir beaucoup plus de phylotypes dans le microbiote d'un individu que d'espèces (puisque toutes les bactéries ne sont pas cultivées). Les techniques moléculaires sont indépendantes de la culture : PCR à large échelle (pyroséquençage). Phyla ou embranchements bactériens : • Bacteroidetes, avec Bacteroidetes fragilis • Firmicutes, avec Staphylococcus, Clostridium, et Lactobacillus • Actinobacteria, avec Bifidobacterium (avec lactobacillus, ce sont les deux genres présents et utilisés dans les probiotiques, qui sont par exemple retrouvés dans Activia et Actimel) • Proteobacteria (<10%) avec Escherichia coli et Klebsiella pneumoniae (ce phylum est certes minoritaire en quantité, mais est très important en pathologie, car il contient beaucoup d'espèces pathogènes, souvent GRAM -) Dans le tube digestif, ces 4 phylum représentent 90% du microbiote !!! Richesse = nombre de phylotypes ou d'espèces différentes. Pour l'ensemble des humains il y a plus de 15000 phylotypes et plus de 500 espèces cultivées différentes. Ce qu'il faut retenir : pour un seul individu il y a plus de 400 phylotypes différents et plus de 250 espèces cultivées différentes ! La flore autochtone est stable au cours du temps pour un individu donné, quasiment toute sa vie (quoiqu'il mange, un ensemble de phylotypes va rester), à l'opposé d'une flore de passage, qui dépend de l'alimentation. À la naissance, le tube digestif est stérile et dépourvu de bactéries. La colonisation microbienne débute dès les premiers instants de vie (que ce soit par césarienne ou par accouchement eutocique) et est modifiable selon : • allaitement (vs biberon). Des études ont montré que la flore digestive n'était pas la même chez des bébés allaités et chez des bébés non-allaités. • contacts humains (mère) • alimentation (un régime asiatique et un régime américain par exemple ne vont pas aboutir à la même flore digestive) • environnement • facteurs de l'hôte (génétique?) L'allaitement est une véritable transplantation de flore digestive puisqu'on va retrouver les mêmes bactéries dans le lait de la mère et dans le tube digestif du bébé ! A retenir : le lait maternel n'est pas stérile ! Le lait maternel est composé d'une flore bactérienne abondante et très diverse et notamment de Lactobacillus et Bifidobacterium. C'est vers l'âge de 2 ans que le microbiote devient stable sur le plan structurel et fonctionnel. Les premiers laits artificiels commercialisés étaient stériles, mais les bébés qui en consommaient grossissaient moins. Maintenant on peut observer sur les laits en poudre la mention « ferments lactiques » : ce sont des bactéries (Lactobacillus et Bifidobacterium), et quand celles-ci sont rajoutées au lait de base, les nouveaux-nés regagnaient pratiquement le poids normal d'un bébé allaité. 2/6 DIGESTIF – Physiologie de la flore intestinale L'étude ci-dessus montre que la même souche bactérienne (espèce Lactobacillus gassen) est retrouvée dans le lait de la maman, dans la bouche du bébé et dans les selles du bébé. Mais cette bactérie n'était pas retrouvée sur la peau de la maman, ni au niveau de son vagin (ce qui exclut une transmission cutanée ou lors de l'accouchement). Donc on ne sait pas d'où proviennent les bactéries contenues dans le lait maternel à ce jour. La composition du microbiote digestif varie selon les segments du tube digestif. Elle varie avec : • la teneur du milieu en oxygène (aérobie, microaérophilie, anaérobie). Le tube digestif haut est plutôt aérobie, alors que le côlon est plutôt anaérobie. • le pH (pH estomac = 1,5 puis il monte progressivement en allant vers le côlon). Très peu de bactéries résistent à pH=2. • sécrétions (tolérance à la bile, qui a une action antibiotique). Certaines bactéries sont spécifiquement résistantes à la bile • nutriments disponibles (certaines bactéries ont besoin de tel ou tel sucre ...) • vitesse du transit (rapide de la bouche au cæcum, plus lent ensuite) Il y a un gradient quantitatif croissant oral-aboral (anus) : les bactéries sont plus présentes dans le colon (1011 UFC/g) que dans l'estomac (< 103 UFC/g) (les chiffres ne sont pas à retenir, donc je ne les ai pas mis, mais vous pouvez les retrouver sur la diapo de l'ENT) Gradient qualitatif oral-aboral : diminution progressive des bactéries aérobies au profit des bactéries anaérobies strictes au niveau du côlon. La microflore intestinale est en interrelation permanente avec les aliments de l'organisme humain, l'ensemble constituant un écosystème complexe. Toute modification de l’un ou de l’autre de ces constituants est susceptible de perturber l’équilibre et le fonctionnement de l’ensemble. B. Rôle du microbiote digestif Effets digestifs : • Trophicité : cela va permettre l'établissement, la maturation et l'entretien de la barrière de la muqueuse intestinale • Motricité : stimulation du transit intestinal Effets nutritionnels : les bactéries sont de gros producteurs d'enzymes qui nous sont indispensables ! • Dégradation des hydrates de carbone (sucres) non absorbés, notamment la cellulose, l'amidon, la pectine et certaines glycoprotéines : cela aboutit à la production d'acides gras à chaînes courtes assimilables par l'hôte (acétate, propionate, butyrate) et des gaz (CO2 et H2). 3/6 DIGESTIF – Physiologie de la flore intestinale • • Les flatulences sont le résultat de l'action des bactéries méthanogènes qui vont produire les gaz en utilisant certains de ces acides gras. Donc sans le microbiote digestif nous ne pourrions pas digérer certains sucres. Il est à noter que le l'acide butyrique (ou butyrate) est la principale source d'énergie de la muqueuse colique. Hydrolyse des lipides alimentaires non absorbés grâce à des lipases bactériennes. Les bactéries vont aider à conjuguer les acides biliaires primaires pour une bonne absorption des graisses. Dégradation de certaines protéines et de certains acides aminés, permettant la récupération de l'azote (tryptophane). Apport vitaminique : certaines bactéries sont capables de synthétiser des vitamines : • riboflavine (vitamine B2) • acide panthoténique (B5) • pyridoxine (B6). Les alcooliques font des maladies très sévères, notamment associées à un déficit en vitamine B1 et B6, ce qui pourrait être lié à une perturbation de leur flore digestive par l'alcool. • biotine (B8 ou H) • vitamine B12 (son déficit entraîne une anémie ; NDCR : cf Maladie Bhiermer) • vitamine K (qui sert aux facteurs II, VII, IX et X de la coagulation) Une carence vitaminique peut donc être causée par des troubles de la flore intestinale. Protection contre l'infection : • effet de barrière vis à vis des bactéries exogènes « résistance à la colonisation » : élimination totale de la souche exogène ou bien maintien de la souche exogène en sous-dominance (la bactérie persiste, en minorité, et ne posera aucun problème). • La flore digestive stimule l'immunité locale et générale. C. Variations physiologiques et pathologique du microbiote digestif Facteurs de variation de la composition du microbiote digestif : • • • • • • âge sexe (il a été clairement démontré que le profil du microbiote digestif était différent chez les hommes et chez les femmes) géographie (probablement associée au régime) régime antibiotiques probiotiques Probiotique = préparation microbienne vivante utilisée comme additif alimentaire et qui a une action bénéfique sur l’animal-hôte en améliorant la digestion et l'hygiène intestinale (selon Füller, 1989). Attention : un probiotique ne va pas forcément réussir à s'établir, et même chez un adulte sain qui a une flore digestive stable, lorsqu'il mange des probiotiques, ces-derniers sont éliminés au bout d'une dizaine de jours. Donc il n'y a pas d'implantation à vie. On suspecte actuellement que la période le plus importante soit les premiers jours de vie, avant que la flore digestive ne soit stabilisée ! Là les probiotiques que l'on donne peuvent avoir un effet bénéfique à long terme contrairement à l'adulte ! 4/6 DIGESTIF – Physiologie de la flore intestinale Maladies ayant été associées à des altérations du microbiote : • enterocolite aiguë nécrosante (surtout chez les prématurés). Ici, c'est un des cas où les probiotiques ont démontré leur efficacité thérapeutique. • diarrhée associée aux antibiotiques (qui est très fréquente) à cause de l'altération de la flore digestive (elle est souvent associée à une déshydratation, hypokaliémie) • colite à Clostridium difficile : altération de la flore et prolifération d'une souche de Clostridium difficile qui va sécréter une toxine et provoquer une inflammation du côlon qui, si elle n'est pas traitée, peut entraîner le décès du patient. • maladies inflammatoire de l'intestin (Crohn, rectocolite ulcéro-hémorragique) • diabète • obésité (il y a un rôle régulateur du poids par la flore digestive, démontré par de récentes études) • malnutrition aiguë sévère (marasme, kwashiorkor) associé non seulement à un déficit en protéines, glucides etc … mais aussi à une modification de la flore digestive irréversible. Les enfants atteints vont s'améliorer par le régime thérapeutique mais dès qu'on arrête le régime ils retombent malades. Donc on associe désormais des antibiotiques aux sachets thérapeutiques donnés dans le traitement de cette maladie. Conclusion : La transplantation du microbiote fécal est très récente mais on observe déjà des résultats d'augmentation de la survie, comme dans les colites à Clostridium difficile. Patient : antibiotiques + lavement pour éradiquer Clostridium difficile, puis transplantation du microbiote fécal d'un donneur de la famille. 5/6 DIGESTIF – Physiologie de la flore intestinale 6/6
