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Chapitre I : Flore microbienne intestinale

Notions de base, composition et fonctions

I. Notions de base

1. Définition de bactérie

Les bactéries typiques sont des organismes unicellulaires procaryotes. Elles n’ont pas de

noyau et leur génome est le plus petit des cellules vivantes.

Les bactéries se divisent en eubactéries et en archaebactéries.

1.1. Archaebactéries: sont adaptées à la vie dans des conditions de vie extrêmes (forte

salinité, haute température, faible pH, sans oxygène).

1.2. Eubactéries: sont des "vraie" bactérie, Les eubactéries représentent le domaine

réunissant tous les Procaryotes à l'exception des Archées.

Ces deux groupes des bactéries englobe nombreuses types telle que :

A. Bactéries ubiquitaires; Faisant preuve d'une extraordinaire diversité, les bactéries

ont colonisé tous les milieux (air, eau, sol et être vivant…). Certaines peuvent même vivre

dans des conditions extrêmes.

B. Bactéries commensale : On appelle flore commensale un ensemble de bactéries qui

vivent sur ou dans un organisme sans lui porte préjudice. Elle contribue soit à sa défense, soit

à son fonctionnement, soit au bon état de ses muqueuses.

La flore commensale est principalement sur les muqueuses : peau, tube digestif, arbre

respiratoire, appareils génitaux.

C. Bactéries pathogènes : sont des bactéries qui provoquent un ensemble de troubles

spécifiques plus ou moins sévères chez un hôte infecté.

D. Bactéries opportunistes: bactérie commensale normalement présente dans

l'organisme sans l'affecter, mais qui peut provoquer une maladie à la suite d'une diminution

des défenses de l'organisme (chez les immunodéprimés ou les malades du SIDA…).

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II. Classification Bactérienne

La science des règles de la classification s’appelle taxinomie. La taxinomie permet de

nommer les organismes vivants (la nomenclature) et de les classer en unités (taxons), au sein

desquels, ils partagent un grand nombre de caractéristiques communes.

En microbiologie, cela nous permet d’identifier (l’identification) les micro-organismes pour

mieux les utiliser ou les exploiter (ceux qui sont bénéfiques) ou bien pour mieux s’en protéger

et de les contrôler (ceux qui sont pathogènes).

1. Les principaux taxons par ordre décroissant (hiérarchie taxinomique)

Domaine Bacteria

Règne non défini

Phylum Proteobacteria

Classe Gammaproteobacteria

Figure 01: les différentes formes bactériennes

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Ordre Enterobacteriales

Famille Enterobacteriaceae

Genre Escherichia (ensemble d’espèces)

Espèce Escherichia coli, E. coli (ensemble de souches)

2. Classification phénotypique

Depuis la classification proposée par Cohn en 1872 et jusqu'au début des années

soixante, toute la taxonomie bactérienne reposait sur une classification phénétique.

La classification phénétique (ou phénotypique) utilise un nombre de caractères considérés

comme importants :

- Observations macroscopiques, microscopiques:

- Descriptions des colonies (forme, taille, couleur, odeur)

- la morphologie des cellules (bacille, coque) .

- leurs arrangements.

- Les colorations (Gram, bleu méthylène, acido-alcool-résistante).

- Observation de la mobilité à l’état frais.

- On peut également rechercher la présence d’endospores, la croissance aérobie, anaérobie.

Les caractères morphologiques sont utiles pour l’identification, mais ne peuvent pas

démontrer à eux seuls les relations phylogénétiques.

2.1. Les Tests métaboliques

Très importants, ils peuvent distinguer des bactéries très apparentées. On recherche la

présence d’enzymes (oxydase, catalase), la dégradation de l’urée, de l’esculine. La

transformation du lactose et la production de gaz, l’utilisation de différents sucres comme

source de carbone, l’utilisation du citrate, la production d’acétoïne

Ces techniques ont été miniaturisées dans des galeries spécialisées (API), on peut faire 20

tests sur une même galerie spécifique des entérobactéries.

2.2. La méthode sérologique

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Le sérodiagnostic et le stéréotypage est basé sur la réaction spécifique antigène – anticorps.

Cette méthode permet de différencier des espèces et même des souches au sein d’une même

espèce. Les antigènes ciblés sont les Ag O chez les Gram négatives, les Ag H flagellaires et

les Ag K capsulaires.

2.3. Les tests d’inhibition

On évalue la croissance des micro-organismes sur des milieux sélectifs, en présence

d’antibiotiques (antibiogramme).

2.4. La chimiotaxonomie

On détermine le profil des acides gras des parois. Le Profil des protéines totales par

électrophorèse (séparation selon le pHi et le poids moléculaire).

2.5. La lysotypie

Infection par des bactériophages et formation de plages de lyses. On définit le lysovar ou le

lysotype.

3. Taxonomie génétique ou phylogénique

Repose sur la recherche de :

3.1. La taille du génome : Selon les espèces la taille du génome est variable. Par

exemple les bactéries paratrophes ont un génome est très réduit.

3.2. Composition en base d’ADN (Coefficient de Chargaff) : Quel que soit l’espèce

d’origine, l’ADN contient toujours autant de purine que de pyrimidine soit :

(A + G) = (C + T) ou (A+G) / (C+T) = 1

De plus, il y a autant de thymine que d’adénine A/T = 1, autant de guanine que de cytosine

G/C = 1

Par contre, le rapport (A+T)/(C+G) varie beaucoup : il est caractéristique de l’espèce.

Ce coefficient est appelé coefficient de Chargaff. Il peut être calculer suite à un séquençage

par la formule suivante ((G+C)/(A+T+G+C)) X 100 ou bien par une méthode de

spectrométrie ultra-violet.

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3.3. Hybridation ADN/ADN

Les températures clés et leurs définitions :

Tm : Point de fusion (Thermal élution mid point) : Température de dénaturation de 50% de

l’hybride

Tor : Température optimale de renaturation : 25° à 30°C < Température de dénaturation

Trr: Température restrictive de renaturation: 10 à 15 °C < Température de dénaturation

3.4. Le séquençage des ARN ribosomaux (ARNr)

SelonWoese, les ARNr sont les meilleurs chronomètres moléculaires par :

* La constance de leur fonction

*Leur répartition dans tous les organismes

*Leur grande taille

Les taxonomistes utilisent un maximum de caractères écologiques, morphologiques,

métaboliques comme des propriétés moléculaires, afin d'obtenir les résultats les plus fiables et

les plus réalistes.

4. classification numérique et phylogénétique

III. Microbiote intestinal : définition, composition et rôles

1. Généralités

La flore, ou microbiote, est l’ensemble des micro-organismes non pathogènes dits

commensaux, vivant dans un environnement spécifique appelé microbiome, chez un hôte qui

peut être animal ou végétal ou une matière pouvant être elle-même d’origine animale ou

végétale .Notre organisme est composé de plusieurs microbiotes, notamment au niveau de la

peau, de la bouche et du vagin, mais le microbiote intestinal est le plus important d’entre

eux, il est caractérisé par un gradient oro-anal qui est en stricte relation avec la teneur en O2,

le pH et la vitesse du transit (figure 02)

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2. Définition du microbiote intestinale

Microbiote : mikros petit et bios vie

C’est un Ensemble important de bactéries réparties le long du tractus intestinal en

étroite symbiose avec notre organisme et forme avec lui un supra-organisme dont la

composition globale est variable selon la localisation, les individus, l'âge, les périodes de la

vie d’un même individu ... Certains auteurs l’appellent espace métabolique intégré. Il

fonctionne comme une usine biochimique indispensable pour la digestion des aliments non

assimilés par l'organisme et pour diverses fonctions physiologiques chez l'Homme. Il existe

un dialogue permanent (quorum-sensing) entre les différentes espèces constituant le

microbiote et entre le microbiote et l'hôte à l'origine de l'homéostasie de l'écosystème . C’est

un écosystème complexe qui fonctionne comme un organe à part entière

Figure 02: répartition de la flore intestinale dans le tube digestif

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2. Etablissement du microbiote intestinal et facteurs influençant :

Le microbiote intestinal est un écosystème dynamique dont la composition peut varier

• au cours du temps, selon les états physiologiques et selon les régimes alimentaires. IL

est caractérisé par une grande variabilité .les figure 3 résume les étapes de

l’installation du micrbiote intestinal chez l’être humain.

3. Différents type de flore

Il y a deux types de flores : une flore autochtone (permanente) et une flore allochtone

(en transit) La première est une flore qui varie peu au cours du temps. Elle évolue toutefois

avec différents facteurs spécifiques de l’individu ; on parle alors de « carte d’identité

bactérienne ». Cette flore, permanente dans le microbiote intestinal, est capable de coloniser

et de proliférer dans des sites spécifiques. Elle est divisée en deux sous-groupes

- la flore dominante (1% des espèces bactériennes totales),

Figure 03: début de l’installation des espèces de la flore intestinale

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- la flore sous-dominante.

La flore allochtone, encore appelée flore de transit ou flore de passage (en opposition avec la

première), fluctue dans le temps et tout le long de l’intestin car elle possède un pouvoir

d’implantation transitoire ; cette dernière reflète les infections, les changements

environnementaux ainsi que les modifications alimentaires.

4. Composition du microbiote intestinale

La composition du microbiote intestinale sain est soumise à des variations selon l'âge, la

génétique, l'environnement, le régime alimentaire et la structure de la paroi intestinale. Le

microbiote intestinal est constitué de 100000 milliards (1014

) de bactéries (10 fois plus que le

nombre de cellules de l’organisme1013

) avec 1000 à 3000 espèces différentes et 3,3 millions

de gènes (150 fois plus de gènes que le génome humain).

Tableau 1 : comparaison entre l’être humain et son microbiote (bactérie du

microbiote05 /humain :01)

Ce microbiote est répartis sur quatre phylum prépondérant qui sont :

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Phylum I : Firmicutes dont les principaux genres: Eubacterium, Clostridium,

Butyrivibrio et Faecalibacterium

Phylum II : Bacteroidetes : genres Bacteroides, Prevotella, Porphyromonas

PhylumIII : Actinobacteria : Bifidobacteria

PhylumVI: Proteobacteria représenté pricipalement par les Enterobacteries

Chapitre II : Rôles physiologique de la flore intestinale et Stratégies de colonisation de

l’écosystème digestif

1. Rôles physiologiques du microbiote intestinal

Le microbiote intestinal joue de nombreux rôles sur la santé et le bien-être (figure 5) de

l’individu et aucun ne doit être sous-estimé ; il participe à deux fonctions majeures .

1.1. Fonctions métaboliques

Cette activité métabolique assure la dégradation de composés d’origine alimentaires non

digestibles.

Une grande partie de nos aliments n’est pas digérée au niveau de l’intestin grêle, le rôle

de notre flore est, alors, de les fermenter au niveau du côlon. Cette réaction libère des acides

gras à chaîne courte (acétate, propionate, butyrate) et des gaz (H2, CO2, CH4)

1.2. Fonctions immunologiques

L’effet de barrière est un effet protecteur du microbiote intestinal non seulement vis-à-

vis des bactéries pathogènes exogènes, mais également vis-à-vis de bactéries présentes dans

l’intestin en faible quantité et potentiellement délétères si leur concentration augmente. Les

mécanismes de l’effet de barrière sont de plusieurs ordres. Il existe une compétition pour les

nutriments et les sites d’adhérence épithéliaux entre les bactéries pathogènes et les bactéries

commensales qui sont plus adaptées à l’écosystème intestinal.

Par ailleurs, la production par les cellules épithéliales d’une grande partie des peptides

antimicrobiens jouant un rôle majeur dans la défense contre les agents pathogènes est induite

par le microbiote. Les bactéries du microbiote produisent également des bactériocines aux

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propriétés antibiotiques. Enfin, le microbiote stimule la production des IgA sécrétoires et

renforce les jonctions serrées (CDU-HGE 2014) entre les cellules épithéliales.

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Chapitre III : probiotiques, prébiotiques et synbiotiques (symbiotiques)

1. Définition des probiotiques

D’après la FAO et l’OMS , les probiotiques sont des microorganismes vivants (bactéries

ou levures) qui, lorsqu’ils sont consommés en quantité adéquate, produisent un effet

bénéfique pour la santé de l’hôte au-delà des effets nutritionnels traditionnels. Ils peuvent être

présents ou introduits dans certains aliments (compléments alimentaires) ou encore dans

certains médicaments. Les probiotiques les plus connus sont les bactéries lactiques

(Lactobacillus, Streptococcus et Lactococcus) et les Bifidobactéries, largement utilisés dans

les yaourts et autres produits laitiers fermentés.

Les probiotiques possèdent un effet bénéfique sur la flore intestinale et donc sur l’hôte

en stimulant de manière sélective la croissance favorable ou l’activité d’un nombre limité de

bactéries autochtones .Les prébiotiques sont, eux, des sucres de petites tailles (fructo,

galactooligosaccharides, etc …) mais aussi des fibres, des inulines, des lactuloses, des

polyols, etc...; à titre d’exemple, la fermentation de l’oligofructose dans le côlon conduit

d’une part à une augmentation du nombre de Bifidobactéries, et d’autre part à un

accroissement de l’absorption calcique, à une augmentation du poids fécal, à un

raccourcissement du temps de transit gastro-intestinal et éventuellement à une diminution du

taux de lipides sanguins .

1.1.Les principales classes bactériennes à activité probiotique

La classification d’un probiotique est stricte et organisée : elle dépend de son genre, de

son espèce et de sa souche . Par exemple, pour les Lactobacilles, on retrouve le Lactobacillus

rhamnosus GG, le Lactobacillus casei DN-114 001 ainsi que le Lactobacillus acidophilus LA

401. Cette classification est importante car les effets décrits dépendent de la souche et non de

l’espèce ou du genre. En revanche, malgré cette classification, aucune réglementation n’existe

quant aux noms commerciaux ou de marques : les laboratoires peuvent donc les

commercialiser sous le nom qu’ils souhaitent (par exemple : LGG pour Lactobacillus

rhamnosus GG)

Parmi les microorganismes utilisés les bactéries lactiques sont les plus utilisés. Ce sont des

hôtes naturels du microbiote intestinal humain.

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Les probiotiques les plus étudiés appartiennent à deux genres :

Bifidobacterium spp. plus particulièrement les espèces Bifidobacterium

bifidum (bifidus), Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium

breve…

Lactobacillus spp. plus particulièrement Lactobacillus reuteri, Lactobacillus

acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus

rhamnosus…

La levure Saccharomyces boulardii a aussi été très étudiée comme probiotique

(autorisée comme médicament).

Lactobacillus reuteri et Saccharomyces boulardii ont montré une efficacité préventive

contre les diarrhées post-antibiotiques et les colites à Clostridium difficile

1.2. Critères de sélection des probiotiques

1.2.1 Survie, dosages et qualité

La supplémentation en probiotiques est intéressante mais il est possible d’en trouver

sous toutes les formes et à des concentrations différentes.

1.2.2. Survie des probiotiques en transit dans l’intestin

Les probiotiques doivent être non seulement capables de résister à leur passage dans le

tube digestif mais aussi avoir la capacité de proliférer dans l’intestin pour exercer leur effets

bénéfiques sur l’hôte.

La quantité de probiotiques survivant lors du transit dans l’intestin humain dépend de la

souche, de la dose ingérée, des facteurs liés à l’hôte (acidité, sels biliaires, etc …) mais aussi

de l’aliment vecteur ; en effet, une grande partie des souches de Bifidobactéries et de

Lactobacilles survivent dans le transit intestinal pour arriver en grande quantité dans les fèces.

De façon générale, les probiotiques ingérés persistent durant la période de consommation puis

sont éliminés en quelques jours ; ils n’y a pas de colonisation durable.

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1.2.3. Quantité nécessaire pour un effet bénéfique

Des concentrations de probiotiques supérieures ou égales à 106 UFC/mL dans l’intestin

grêle et à 108 UFC/mL dans le côlon sont considérées comme suffisantes pour produire un «

effet sur la santé » .Cependant, les doses recommandées varient selon la souche et le produit

(complément alimentaire, produit laitier, etc …) ; en effet, la majorité des produits vendus

sont au dosage 109 UFC/dose mais certains se sont révélés être efficaces à des doses plus

basses alors que d’autres nécessitent des doses plus élevées.

1.2.4. Démonstration des effets bénéfiques

Un effet bénéfique peut être défini par la stimulation d’une ou plusieurs fonctions qui

leur sont spécifiques (production du bactériocines, stimulation du système immunitaire,

diminution du taux de choléstérol…..). La démonstration de cet effet nécessiterait une ou

plusieurs études contrôlées in vitro et in vivo chez l’homme

1.2.5. Innocuité

La souche présumée probiotique doit être non pathogène

2. Prébiotiques

Les prébiotiques sont des substances alimentaires composées généralement de sucres

liés connus sous le vocable d'oligosaccharides et de polysaccharides à courte chaîne, qui sont

censés promouvoir de façon sélective la croissance de certaines bactéries de

type probiotique ou l'activité du microbiote et qui apportent un bénéfice à la santé1.

Ces composés constitués approximativement de deux à vingt unités

de carbone échappent à la digestion dans l’intestin grêle et sont des substrats potentiels pour

l'hydrolyse et la fermentation par les bactéries intestinales. Les prébiotiques doivent agir

comme substrat sélectif d’une ou d’un nombre restreint de souches bactériennes bénéfiques

qui résident dans le côlon et en stimuler la croissance. Les bifidobactéries et

les lactobacilles sont les microorganismes du microbiote intestinal (flore intestinale) les plus

fréquemment ciblés.

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2.2. principales classes de prébiotiques

* L’oligofructose : se trouve naturellement dans de nombreux aliments tels que le blé,

les oignons, les bananes, le miel, l’ail et les poireaux. Il peut aussi être isolé à partir de la

racine de la chicorée ou être synthétisé par des enzymes à partir du sucrose. La fermentation

de l’oligofructose dans le côlon possède un grand nombre d’effets physiologiques qui incluent

· Une augmentation du nombre des bifidobactéries dans le côlon

· Un accroissement de l’absorption de calcium

· Une augmentation du poids des selles

· Un raccourcissement du temps de transit gastro-intestinal

· Eventuellement, une diminution du taux des lipides sanguins.

Il a été supposé que l’accroissement des Bifidobactéries dans le côlon était bénéfique

pour la santé par la production de composés qui inhibent des agents pathogènes potentiels en

diminuant la teneur du sang en ammoniaque et en produisant des vitamines et des enzymes

digestives.

La lactulose : est un disaccharide de synthèse utilisé comme médicament dans le traitement

de la constipation et de l’encéphalopathie hépatique

L’inuline

Les galacto-oligosaccharides

Les oligosaccharides du lait maternel

2.3. Effets des prébiotiques

* Augmentation de l’absorption de minéraux (en particulier du calcium et du magnésium)

dans le côlon et diminution des pertes des tissus osseux

* Abaissement des taux de lipides sanguins (controversée)

* Effet sur les fonctions immunitaires

* Effet protecteur contre le cancer du côlon

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3. Synbiotiques

(association de pré-/probiotiques utilisés en compléments alimentaires) qui auraient un

rôle analogue dans une alimentation équilibrée et favoriseraient une

meilleure homéostasie intestinale. Cependant, les études actuelles sur l'utilisation de

probiotiques ou de synbiotiques pour traiter certaines pathologies ne donnent pas de résultats

concluants2. Pourtant émerge la notion de psychobiotiques (prébiotiques et probiotiques) qui

amélioreraient la santé mentale en agissant sur le microbiote intestinal (action et rétroaction

au niveau de l'axe intestin-cerveau)

Chapitre VI : La dysbiose du microbiote intestinal

Le terme dysbiose, ou dysbiose intestinale, désigne un déséquilibre au niveau de la

microflore intestinale. Elle résulte de modifications dans la composition de la flore

bactérienne, et peut être associée à un certain nombre de maladies

Divers éléments peuvent venir perturber cet équilibre :

* Des médicaments (notamment les antibiotiques) ;

* Des infections virales, bactériennes et parasitaires ;

* Un déficit immunitaire ;

* Diverses pathologies ;

* Un changement brutal d’environnement ou d’alimentation ;

* Le stress.

Symptômes de la dysbiose :

* Des reflux gastro-oesophagien ;

* Une mauvaise haleine ;

* Des troubles psychiques (fatigue, maux de tête, anxiété, insomnie, envie de sucre,

dépression, etc.) ;

* De l’acné, voire psoriasis (altération sous forme de sclérose dans la peau) ;

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* Des allergies (cutanés, alimentaire ou asthme) ;

* Infertilité

Les recherches menées sur la flore intestinale montrent qu’une dysbiose pourrait être

impliquée le développement de certaines maladies dont :

les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), comme la maladie de

Crohn ou la recto-colite hémorragique, qui sont caractérisées par une réponse

immunitaire inadaptée au sein de l’intestin ;

les troubles métaboliques, comme le diabète de type 2 et l’obésité, qui affectent le

bon fonctionnement de l’organisme ;

le cancer colorectal, lorsqu’une tumeur se développe au niveau du côlon ;

certaines maladies neurologiques, en raison du lien entre le microbiote intestinal et

le cerveau.

Le syndrome de l'intestin irritable (appelé également troubles fonctionnels

intestinaux, ou colopathie fonctionnelle) est une maladie chronique à

symptomatologie digestive en rapport avec des modifications de la motricité et de la

sensibilité de l'intestin intriquées avec des facteurs psychologiques. le syndrome de

l’intestin irritable est chronique

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