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BONNAL Thomas
HERAL Virginie
Master 1 Biologie et Santé
2015-2016
ULCÈRE
GASTRO-DUODENAL

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Table des matières
Introduction : ........................................................................................................................................... 2
I) Sujet réel .......................................................................................................................................... 2
a) Microbiote intestinal ................................................................................................................... 2
b) Helicobacter pylori ...................................................................................................................... 3
c) Développement de la maladie/traitements ................................................................................ 3
II) Modèle ............................................................................................................................................ 4
a) Entités .......................................................................................................................................... 4
b) Comportements .......................................................................................................................... 5
III) Résultats et discussion ................................................................................................................ 7
a) Démonstration ............................................................................................................................ 7
b) Limites du modèle ..................................................................................................................... 10
IV) Les variations du modèle ........................................................................................................... 11
a) Sans médicament ...................................................................................................................... 11
b) Seulement le médicament tueur de bactérie ........................................................................... 12
c) Seulement le médicament protecteur ...................................................................................... 13
Conclusion : ........................................................................................................................................... 13
Bibliographie.......................................................................................................................................... 14

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Introduction :
NetBioDyn est un logiciel de modélisation de système dynamique développé par Pascal BALLET au sein
de l’Université de Bretagne Occidentale. Il propose une interface d’étude au sein d’un système
biologique par création d’entités et de comportements régissant les interactions entre les sous-unités
du système.
Nous avons choisi de nous pencher sur le cas de l’ulcère gastroduodénal, lors de l’attaque du
duodénum par la bactérie Helicobacter pylori. Notre simulation consiste en une visualisation (simpliste
mais aussi complète que possible dans le temps imparti) de la prolifération de cette bactérie et des
moyens de lutte grâce à des médicaments adaptés, tout cela se déroulant dans un duodénum humain.
Nous partons sur une base de simulation où le patient ressentait un début d’ulcération dans une partie
antérieure du duodénum, il a donc été traité en conséquence d’où la présence de médicament dès le
début de la simulation, en simultané de l’attaque par Helicobacter pylori.
I) Sujet réel
a) Microbiote intestinal
L’homme héberge dans son tube digestif environ 100 000 milliards de micro-organismes vivant avec
lui, sans pour autant le rendre malade. C’est un énorme écosystème bactérien qui compose le
microbiote intestinal.
Les bactéries le composant sont pour la plupart des anaérobie strictes (plus de 99% des bactéries
présentes), elles constituent donc le microbiote dominant, on y retrouve trois grandes familles : les
Firmicutes, les Bactéroïdes et les Actinobacteria. Ces bactéries sont réparties différemment le long du
tube digestif.
Au niveau de l’estomac on retrouve
principalement des Lactobacilles, des
Streptocoques, des Helicobacter et des
Peptostreptocoques.
Dans le Duodenum et le Jejunum on retrouve
majoritairement des Streptocoques et des
Lactobacilles.
En fin d’Ileum proche du côlon, on retrouve
surtout des Bactéroïdes, des Clostridium, des
Streptocoques et des Actinomycinées.
Et enfin dans le côlon distal, on retrouve en
majorité des Bactéroïdes, des Clostridium, des
Bifidobactérium, des Enterobactéries et des
Eubactéries.
Figure 1 : Diagramme montrant la distribution et
l’abondance des bactéries dans les différents
segments du tube gastrique. Les principales
fonctions et es pH sont aussi indiqués
Lors des maladies d’ulcération du duodénum, Helicobacter pylori va cohabiter avec plusieurs
familles de bactéries, notamment : Escherichia coli, Clostridium, Bactéroïdes, Eubactérie et
Vellonella mais les bactéries les plus représentées dans cette partie de l’intestin sont les
Streptocoques et les Lactobacilles donc elles seront présentes en plus grand nombre dans cette
modélisation.

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Figure 2 : Streptococcus
Ce sont des bactéries gram +, disposées en
chaînettes, elles ont un métabolisme anaérobie.
Elles sont présentent dans la flore intestinale et
participent à la digestion.
Figure 3 : Lactobacillus
Ce sont des bactéries lactiques, gram +,
immobiles, non-flagellées et non sporogones.
Elles sont présentes dans les milieux riches
contenant des substrats glucidiques tels que les
muqueuses intestinales.
b) Helicobacter pylori
Le genre Helicobacter fait partie des bactéries spiralées.
Helicobacter pylori est dotée de 2 à 6 flagelles pour qu’elle
puisse se déplacer sur la paroi de l’estomac. Elle est micro
aérobie et est adaptée à la vie dans le mucus. Vivant dans un
environnement acide elle va, pour se protéger, sécréter une
enzyme : l’uréase qui va former un nuage protecteur
d’ammoniac autour d’elle.
Figure 4 : Helicobacter pylori
L’uréase est une enzyme qui catalyse la réaction de transformation d’urée en dioxyde de carbone et
en ammoniac :
(NH2)2CO+H2O-> CO2 + 2 NH3
Cette bactérie est strictement humaine, elle se transmet aux enfants en bas âge au sein d’une même
famille. Dans les pays en voie de développement, la voie fécale-orale peut aussi être en jeu (lors de la
contamination de point d’eau potable).
Cette bactérie a été découverte en 1982 par deux australiens : Barry J. Marshall et J. Robin Warren qui
ont reçu le prix Nobel de physiologie et de médecine en 2005 pour avoir démontré son implication
dans les ulcères gastriques et dans le cancer de l’estomac.
H. pylori est présente chez 50% de la population mondiale. En France, on la retrouve chez 5 à 10% des
enfants et chez 10 à 50% des adultes, toutes les personnes infectées conservent cette bactérie tout
leur vie sauf si elle est éradiquée. L’infection par H. pylori entraîne toujours une inflammation de la
paroi de l’estomac, elle peut se manifester par des douleurs mais dans la plupart des cas il n’y a pas de
signe de cette infection. Elle persiste toute la vie et est responsable de gastrite chronique.
c) Développement de la maladie et traitements
L’infection à Helicobacter pylori est présente dans 85% des cas d’ulcères gastriques et dans 95% des
cas d’ulcères duodénaux.
H. pylori est donc responsable d’infections chroniques dans l’estomac qui sont en généralement
silencieuses mais qui, parfois, peuvent engendrer des maux chroniques gastriques. Elle va produire
une toxine qui intervient dans le métabolisme des cellules de la muqueuse gastrique pour engendrer
des inflammations chroniques qui fragilisent la paroi pour la rendre sensible à l’acidité de
l’environnement et par la suite entraîner des ulcères.
Les ulcères résultent donc d’un déséquilibre entre les facteurs d’agression (toxines de la bactérie) et
les facteurs de défense (mucus, épithélium de surface).
Cette bactérie est responsable de multiples résistances vis–à-vis des antibiotiques habituellement
utilisés.

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Le traitement qui était utilisé lors d’une infection à H. pylori était à l’origine une trithérapie à base de
clarithromycine mais à cause des résistances récemment observées ce traitement a été modifié.
En première ligne, une thérapie à base d’amoxicilline est utilisée les 5 premiers jours puis les 5 jours
suivant l’association d’IPP (l’oméprazone, le lansoprazole, le lansoprazole, le pantoprazole, le
rabéprazole et l’esomeprazole), de clarithromycine et de métronidazole. Chez certains patients
allergiques il est préférable de remplacer la clarithromycine par le Bismuth.
En seconde ou troisième ligne, lorsque l’éradication d’H. pylori a échoué on effectue un antibiogramme
pour trouver l’antibiotique qui sera le plus efficace sur la souche bactérienne présente, sans pour
autant mettre la vie du patient en danger (dose létale). Il est également possible de le traiter avec une
quadrithérapie regroupant les médicaments utilisés en première ligne ou bien de doubler les doses de
certains d’entre eux.
Ensuite des anti-sécrétoires sont administrés au patient pour bloquer la production d’acide
chlorhydrique et cicatriser les lésions muqueuses, la plupart du temps un inhibiteur de pompe à
protons est donné pendant 4 à 6 semaines.
II) Modèle
Dans le cadre de cette modélisation, nous avons choisi de nous pencher sur la formation d’un ulcère
gastroduodénal ainsi que sur l’action des médicaments permettant de lutter contre cette infection.
Pour cela, nous avons modélisé les deux parois de l’intestin ainsi que la flore intestinale qui s’y trouve
(microbiote intestinal). Helicobacter pylori interagit avec cette flore intestinale, ses toxines sont
néfastes pour ces bactéries et peuvent ainsi provoquer leur destruction. Cette flore bactérienne a été
ajoutée à la modélisation dans un but de reproduction partielle de la complexité du milieu intestinal
ainsi que de l’impact d’Helicobacter pylori sur l’environnement local en plus de celui sur les parois
intestinales.
Des médicaments ont été rajoutés dans la lumière intestinale, ils correspondent à une prise
d’antibiotiques (tuant la bactérie H. pylori) et d’antiacides (cicatrisant les parois de l’intestin) par le
patient. Cette bactérie est responsable de multiples résistances vis–à-vis des antibiotiques. Le
traitement habituellement utilisé lors d’une infection à H. pylori était une trithérapie à base de
clarithromycine puis d’inhibiteur de pompes à protons pour réparer les muqueuses gastriques.
a) Entités
15 entités sont présentes dans ce modèle, incluant le microbiote intestinale, les protections et le
pathogène.
La paroi bactérienne est constituée de deux types cellulaires différents, permettant de distinguer les
actions des médicaments selon une logique de position des cellules.
- Les deux entités correspondant aux deux côtés de la paroi intestinale (2344 ParoiIntestin1 et
1340 ParoiIntestin2) la différence de nombre de cellules est due à la courbure de la portion
d’intestin représentée
Le microbiote intestinal étant propre à chaque personne, dans notre modèle nous partons du principe
que les différentes espèces de bactéries sont en nombre égal sauf pour les Streptocoques et les
Lactobacilles
- Le microbiote intestinal est donc composé de 7 entités réparties aléatoirement comprenant
61 LactoBactéries, 59 Streptocoques, 29 E. coli, 35 Clostridiums, 27 Bactéroïdes, 32
Eubactéries et 33 Vellonella
Le nombre initial d’Helicobacter pylori présent dans l’intestin a été choisi arbitrairement, mais avec un
nombre supérieur au microbiote présent dans l’intestin de manière à modéliser une contamination
importante. Helicobacter pylori sécrétant des toxines nous avons donc créé une entité Toxine qui
s’attaque à la membrane intestinale.
- Les deux entités pathogènes comprennent HelicobacterPylori (au nombre de 46 à l’état initial)
et ToxineHelico
Nous sommes partis sur un traitement classique contre Helicobacter pylori constitué d’un médicament
luttant contre la bactérie et ses toxines nommé MedocTueurToxBact et d’un médicament faisant la