Le microbiote : un nouveau regard sur la physiologie

Transcription

1 Le microbiote : un nouveau regard sur la physiologie Thomas Muriel Equipe ProbiHôte, MICALIS INRA Domaine de Vilvert -Jouy en Josas muriel.thomas@jouy.inra.fr

2 Microbiote? Micro : petit - biote : vie Microbiote = flore Microorganismes d une main sur une boîte de Pétri Micro-organismes vivants qui font partie de nous.

3 L Homme est un hybride Nous sommes davantage constitués de bactéries que de nos propres cellules

4 Le microbiote intestinal Ensemble des micro-organismes du tractus digestif archées, levures, bactéries bactéries dans le tractus 500 à 1000 espèces bactériennes ~1-2 kg masse bactérienne Duodénum Côlon Estomac Jéjunum Iléon Marchesi, Environ Microbiol, 2011 Qin et al, Nature, 2010 Gill et al, Science, 2006 O Hara et al, EMBO Rep, 2006

5 L homme est un hybride 10 à 100 fois plus de bactéries dans le corps humain adulte que de cellules eucaryotes 37% des gènes de l Homme sont homologues à des gènes bactériens > Co-évolution McFall-Ngai et al., PNAS 2013

6 Microbiote intestinal : les grandes questions bactéries dans notre intestin Quels sont ces micro-organismes? Comment arrivent-ils? Comment vivent-ils? Que font-ils? Peut-on les modifier? INRA, T. Meylheuc - MIMA2

7 Microbiote intestinal : comment le connaitre? L intestin est l organe où les micro-organismes sont les plus abondants Observations : microscopie à balayage INRA, T. Meylheuc - MIMA2

8 Microbiote intestinal : comment le connaitre? Observations : microscopie R. Ducluzeau (1964) et P. Raibaud : pionniers des études sur l écologie microbienne sur le centre INRA de Jouy en Josas

9 Microbiote intestinal : diversité et abondance Microscopie électronique à balayage sur matières fécales humaines INRA, T. Meylheuc - MIMA2 INRA, T. Meylheuc - MIMA2

10 Microbiote intestinal : comment le connaitre? Isolement et culture Culture dans des conditions anaérobies Tubes «P. Raibaud»

11 Microbiote intestinal : comment le connaitre? Isolement et culture Culture dans des conditions anaérobies Atmosphère 90% N2 5%CO2 5%H2

12 Microbiote intestinal : comment le connaitre? Décrypter et inventorier les gènes et l information génique. > méta-génome

13 Métagénome : une mobilisation mondiale Mullard A, Nature, (2008)

14 Microbiote intestinal : comment le connaitre? Animaux axéniques Animaux conventionnels Comparaison

15 Densité bactérienne Microbiote intestinal : les réponses Duodénum, 10 4 bactéries/g Streptococcus, Lactobacillus, Clostridium, Prevotella. Iléon distal, bactéries/g Lactobacillus, Clostridium, Ruminococcus, Eubacterium, Bacteroides, Bifidobacterium, Enterobacteriaceae Jéjunum, bactéries/g Streptococcus, Lactobacillus, Clostridium, Prevotella. Côlon, bactéries/g Lactobacillus, Clostridium, Ruminococcus, Eubacterium, Bacteroides, Bifidobacterium, Enterobacteriaceae Sartor et al., IBD 2007 Costello, Lauber et al., Science 2009 Coudeyras and Forestier, Rev Microbiol 2010 Marchesi, Env. Microbiol 2011

16 Microbiote intestinal : les réponses Microbiote dominant Groupe C. leptum Groupe Bacteroides Prevotella Microbiote sous-dominant Bifidobacterium Groupe C. coccoides Firmicutes Bacteroidetes Lactobacillus Leuconostoc S. salivarius 10 7 E. coli Enterococcus 10 6 Bactéries/g de selle adulte

17 Microbiote intestinal : les réponses D après J. Tomas

18 Charge bactérienne Les micro-organismes changent avec l âge Bacteroides Bifidobacterium Enterobacteriaceae, Enterococcus, Streptococcus, Staphylococcus Escherichia coli Enterococcus faecalis Lactobacillus Bacillus Mitsuoka, Nutr Rev 1992

19 Diversité Stabilité Les micro-organismes changent avec l âge SEUIL? Développement Résilience/Stabilité Réduction de la diversité Modifications physiologiques liées au vieillissement Traitements médicamenteux Facteurs nutritionnels âge D après C. Cherbuy

20 Microbiote : sensible à l alimentation Groupe C. leptum Dominant Groupe Bacteroides Prevotella Sous dominant Bifidobacterium En transit Groupe C. coccoides Firmicutes Bacteroidetes Lactobacillus Leuconostoc S. salivarius S. thermophilus L. casei 10 7 E. coli Enterococcus 10 6 Bactéries/g de selle adulte Lc lactis

21 Microbiote : et bactéries alimentaires Les aliments fermentés sont des aliments dont la préparation comprend une étape où les micro-organismes changent les propriétés de l aliment

22 Microbiote : et bactéries alimentaires Un pot de yaourt contient 13 milliards de bactéries vivantes

23 Microbiote : population dynamique Les micro-organismes du microbiote sont des commensaux : nous mangeons ensemble et nous sommes co-locataires Aliments Naissance Environnement Bactéries Médicaments Conditions de vie Boissons Polluants ; toxiques INRA, T. Meylheuc - MIMA2

24 Microbiote intestinal : les grandes questions bactéries dans notre intestin Quels sont ces micro-organismes? Comment arrivent-ils? Comment vivent-ils? Que font-ils? Peut-on les modifier? INRA, T. Meylheuc - MIMA2

25 Microbiote : acteur des fonctions intestinales Transformation des aliments Digestion des nutriments Absorption et élimination Protection

26 Microbiote : acteur de la digestion Digestion des sucres complexes (paroi des fruits et des légumes, inuline, pectine) Production d énergie (10% de nos besoins quotidiens) Production de vitamines (K, B12)

27 Microbiote : acteur de la protection Santé Homéostasie Prolifération Translocation Maladie Sang Coeur Foie Intestin Bactéries indésirables Les bactéries font un blocage pour éviter la prolifération des bactéries pathogènes : compétition pour le gîte et le couvert! 27

28 Microbiote : acteur de la maturation Intestin Développement Renouvellement Homéostasie Acquisition de fonctions Sans bactéries Avec bactéries Cherbuy et al., Am. J. Physiol. Gastro. Liver 2010 Rul et al., J. Biol. Chem 2011 Wrzosek et al., BMC Biol 2013 Tomas et al, Faseb J, 2013

29 Microbiote : acteur de l immunité Coupes histologiques d intestin de souris sans germes ou colonisées par un microbiote intestinal Nature Reviews Immunology En absence de bactéries, l intestin des souris présente un déficit en cellules T (CD4 et CD8) 29

30 Microbiote : acteur de la santé Dysbiose du microbiote observée chez les malades atteints de maladie de Crohn Microbiote fécal Bacteroides Peptostreptococci Coprococci Escherichia coli Swidsinski et al., 2002; Manichanh et al., 2006; Seksik et al., 2006; Sokol et al., 2009 Firmicutes Bifidobacterium Lactobacillus Faecalibacterium prausnitzii

31 Microbiote : acteur de la santé 14 Volontaires sains Identification de 12 nouvelles souches de Faecalibacterium prausnitzii Capacités anti-inflammatoires et anti-douleur de ces souches Caractérisation du mécanisme d action Nouvelle génération de compléments alimentaires pour diminuer des douleurs intestinales

32 Microbiote : un nouveau pan de recherche 2008

33 Toute puissance est faible, à moins que d'être unie (J. De La Fontaine, XVII ème siècle) Merci aux membres de l équipe ProbiHôte dirigée par P. Langella