Le microbiome intestinal est un écosystème complexe qui se trouve principalement dans le tractus gastro-intestinal (GI). Changements de composition ou de fonction Il a été démontré que les bactéries du microbiote intestinal contribuent à la santé et à la maladie, y compris aux attributs immunitaires, métaboliques et neurocomportementaux. La composition du microbiote intestinal peut être très variable et diversifiée d'un individu à l'autre, bien que certaines espèces bactériennes clés soient généralement présentes chez la plupart des individus.
Le tractus gastro-intestinal humain contient jusqu'à 1013-1014 des cellules bactériennes, comprenant jusqu'à 1000 espèces différentes. C'est dix fois plus que les cellules du corps humain. On estime que plus de 70% de tous les microbes dans le corps humain sont contenues dans l'intestin (petit et gros intestin).
Le microbiote intestinal semble exercer un large éventail de propriétés fonctionnelles ayant un impact sur la physiologie et la pathologie humaines : modulation de l'absorption et de la récolte d'énergie par la production de vitamines et la fermentation de constituants alimentaires non digestibles, influence de l'homéostasie intestinale, du développement, de la fonction et de la maturation du système immunitaire, et du métabolisme des médicaments.
Facteurs non alimentaires qui affectent le microbiote intestinal
Le microbiote intestinal est façonné par une combinaison de facteurs extrinsèques (par exemple, le mode de vie et la consommation de drogues) et intrinsèques (par exemple, la génétique). Cependant, le microbiote de l'intestin génétique sont responsables d'un simple niveau moyen de 8,8% pour la composition du microbiote intestinal. Ce dernier est fortement individualisé en fonction de l'hôte et façonné tout au long de la vie, avec une composition unique de bactéries dès la naissance.
Dès les premiers stades de la vie, plusieurs facteurs "non alimentaires" semblent influencer la composition microbienne de l'intestin. Le mode d'accouchement, l'alimentation du nourrisson, l'utilisation d'antibiotiques, l'âge gestationnel et l'hospitalisation du nourrisson sont les principaux facteurs qui influencent le microbiote néonatal. La naissance à terme, l'accouchement par voie basse, une courte hospitalisation, une exposition moindre aux antibiotiques et l'allaitement maternel sont associés à un microbiote intestinal plus "bénéfique". Par conséquent, le microbiote intestinal subit des changements spectaculaires peu après la naissance avec l'allaitement, suivis d'un changement secondaire lors de l'introduction d'aliments solides, et se stabilise vers l'âge de trois ans. À trois ans, un environnement microbien plus stable et semblable à celui de l'adulte s'est établi, avec une plus grande résistance aux perturbations. Après cette période, des facteurs environnementaux tels que l'alimentation et les médicaments, mais aussi la perturbation du système immunitaire, peuvent encore influencer la composition du microbiome intestinal. On soupçonne en fait que le microbiote intestinal continue à se développer après la petite enfance.
L'effet de l'alimentation sur le microbiote intestinal
Malgré une tendance à la stabilité microbienne à l'âge adulte, la qualité et la quantité des nutriments peuvent encore avoir un impact sur le microbiote intestinal. Plus précisément, on pense que l'alimentation explique plus de 20% des variations structurelles microbiennes chez l'homme, ce qui signale le potentiel des stratégies alimentaires dans la gestion des maladies par le biais de la modulation du microbiote intestinal. Une alimentation diversifiée, et en particulier le nombre de différents types d'aliments végétaux consommés, a été associée à une plus grande diversité microbienne. Modifications du régime alimentaire peut induire de nouvelles espèces et en faire proliférer d'autres, augmentant ainsi la diversité et la richesse des bactéries bénéfiques. Cependant, la durée d'une intervention alimentaire nécessaire pour provoquer un changement permanent du profil microbien de base reste à découvrir. Chez l'homme, on observe des changements rapides mais transitoires dans le microbiote intestinal en réponse à des interventions alimentaires. Par exemple, les changements dans l'apport en fibres sont positivement corrélés avec un changement dans l'abondance de 15% de la communauté microbienne le jour suivant. La teneur, la quantité et le type de fibres semblent être des déterminants essentiels du microbiote, en particulier les fibres de fruits et de céréales. Néanmoins, en l'absence de consommation continue, les changements microbiens disparaissent en l'espace de vingt-huit jours.
De même, les régimes exclusivement végétaux ou exclusivement animaux ont modifié la composition du microbiote intestinal, le régime à base d'animaux présentant des niveaux significativement réduits de bonnes bactéries dans les 24 heures. Cependant, le microbiote des sujets est revenu à son niveau de base dans les trois jours suivant l'intervention.
En outre, la perte de poids induite par le régime alimentaire est associée à des changements spécifiques dans la composition microbienne de l'intestin en termes d'augmentation des bactéries anti-inflammatoires bénéfiques et de réduction des agents pathogènes.
Dans l'ensemble, s'il a été démontré que l'alimentation peut faciliter les changements dans la composition microbienne en trois jours seulement, les changements durables et à long terme du régime alimentaire habituel sont les principaux moteurs du maintien des effets de l'alimentation sur le microbiote de l'intestin.
Les fibres alimentaires sont les nutriments les plus communément admis comme ayant un impact bénéfique sur la composition du microbiote. D'autres composants alimentaires, tels que les polyphénols, un groupe d'antioxydants, sont également considérés comme bénéfiques. À l'opposé, le modèle alimentaire occidental, qui se caractérise par une consommation accrue d'hydrates de carbone raffinés, de produits animaux riches en graisses et d'aliments ultra-transformés, est lié à des changements défavorables dans la composition du microbiote intestinal.
Cependant, les connaissances actuelles sur l'impact à long terme de certaines habitudes alimentaires sur le microbiote intestinal sont limitées, ce qui ne permet pas de tirer des conclusions solides.
L'effet de l'exercice sur le microbiote intestinal
L'exercice physique peut renforcer les changements dans la diversité et la composition du microbiote intestinal. Ces changements peuvent se traduire par une réduction des bactéries intestinales inflammatoires et de leurs métabolites et par une augmentation des produits microbiens bénéfiques, tels que le butyrate, associés à une amélioration de la santé métabolique et de la sensibilité à l'insuline. Plus précisément, au moins au niveau recommandé par l'OMS (150 minutes d'activité physique aérobique d'intensité modérée tout au long de la semaine ou 75 minutes d'activité physique aérobique d'intensité vigoureuse tout au long de la semaine), l'exercice physique a modifié la composition du microbiote intestinal, favorisant une plus grande abondance de bactéries bénéfiques.
Cependant, même des séances d'exercices intenses (>70%VO2max) ou des épreuves d'ultra-endurance (par exemple, le triathlon), bien qu'ils entraînent une augmentation de la réponse inflammatoire systémique et intestinale immédiatement après, ces changements ne sont que temporaires et les avantages d'une telle intensité d'exercice l'emportent sur les inconvénients temporaires.
Enfin, outre l'effet de l'exercice en soi, la condition physique générale a également un impact sur le microbiome. Ainsi, il a été démontré que le microbiome des personnes en bonne forme physique présente une production accrue de métabolites bactériens bénéfiques, tels que le butyrate.
Microbiote intestinal et santé métabolique
Preuves récentes suggère le rôle potentiel du microbiote intestinal en tant que facteur pathogène affectant l'équilibre et les troubles métaboliques de l'hôte, tels que le syndrome métabolique. Le syndrome métabolique est défini par des facteurs physiologiques, biochimiques, cliniques et métaboliques interconnectés, liés à un risque accru de maladie cardiovasculaire et de diabète sucré de type II. Plus précisément, les principales caractéristiques du syndrome métabolique sont l'augmentation de la pression artérielle, la dyslipidémie, l'augmentation de la glycémie à jeun et l'obésité centrale.
Le mécanisme par lequel les bactéries intestinales conduisent à l'obésité passe par des fonctions métaboliques complexes, notamment l'appétit de l'hôte, l'absorption d'énergie et la récolte d'énergie. Plus précisément, les microbes intestinaux hydrolysent et fermentent les polysaccharides alimentaires qui ne sont pas digérés et absorbés par l'intestin grêle et produisent des acides gras à chaîne courte (AGCC). À leur tour, les AGCC, comme le propionate, le butyrate et l'acétate, sont absorbés dans le côlon et utilisés comme source d'énergie par l'hôte, augmentant ainsi l'apport calorique quotidien.
Finalement, l'interaction entre les produits microbiens, tels que les acides gras saturés, et le système immunitaire de l'hôte conduit à une endotoxémie métabolique, qui est alors responsable du développement de l'obésité et de la résistance à l'insuline, d'où le syndrome métabolique. Le développement progressif de l'intolérance au glucose et du diabète s'accompagne d'une diminution des bactéries anti-inflammatoires et d'une augmentation des agents pathogènes.
Le surpoids et l'obésité, quant à eux, provoquent des changements fonctionnels dans le microbiote intestinal lui-même, entraînant une production encore plus importante d'acides gras saturés, avec une capacité accrue de récolte d'énergie, d'où des effets plus néfastes sur le poids et la santé métabolique.
Cependant, on ne sait pas exactement comment et pourquoi, chez les sujets obèses, le microbiote intestinal semble extraire plus d'énergie des aliments ingérés.
Néanmoins, il est reconnu qu'une faible richesse génétique du microbiote intestinal, reflétant une diversité microbienne réduite, est corrélée à l'adiposité globale, à la résistance à l'insuline, à l'augmentation du nombre de microbes intestinaux inflammatoires et à la diminution du nombre de microbes intestinaux bénéfiques, par rapport aux individus présentant une richesse génétique bactérienne élevée.
En outre, un sous-groupe de sujets présentant une faible richesse en gènes microbiens s'est montré moins réceptif aux stratégies thérapeutiques contre le syndrome métabolique, telles que le régime alimentaire et l'exercice physique.
Microbiote intestinal et santé mentale
Une fonction intestinale saine a été associée à un fonctionnement normal du système nerveux central (SNC). Les hormones, les neurotransmetteurs et les facteurs immunologiques libérés par l'intestin envoient des signaux au cerveau, soit directement, soit par l'intermédiaire des neurones autonomes. Récemment, des études se sont intéressées aux variations du microbiome et à leurs effets sur divers troubles du SNC, notamment l'anxiété, la dépression et l'autisme. Comme indiqué précédemment, l'endotoxémie métabolique se développe lorsque le microbiome humain est mis à l'épreuve par des facteurs alimentaires, des médicaments tels que les antibiotiques, etc. Les bactéries pathogènes et leurs métabolites passent de l'intestin à la circulation systémique, ce qui nuit à la santé de l'hôte et entraîne des troubles psychiatriques tels que la dépression et l'autisme.
Microbiote intestinal et santé intestinale
La relation entre l'intestin et le cerveau est réciproque. En d'autres termes, si un microbiote intestinal malsain peut entraîner des problèmes de santé mentale, le cerveau peut également avoir un impact sur le tractus gastro-intestinal. Ce dernier est sensible aux émotions, et des sentiments tels que la colère, l'anxiété et la tristesse peuvent déclencher des symptômes dans l'intestin. Cela est particulièrement vrai pour troubles gastro-intestinaux fonctionnels sans cause physique apparente. De nombreux patients souffrant de troubles gastro-intestinaux fonctionnels, tels que le syndrome du côlon irritable (SCI), perçoivent la douleur de manière plus aiguë que les personnes en bonne santé, et le stress peut aggraver les symptômes gastro-intestinaux existants.
Microbiote intestinal et santé pulmonaire
De plus en plus d'éléments indiquent que le microbiote intestinal est étroitement lié à la santé et aux maladies respiratoires, jouant un rôle crucial dans le développement de l'asthme, de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO), de la fibrose kystique (FK), du cancer du poumon et des infections respiratoires.
L'utilisation de médicaments anti-acides et d'antibiotiques en début de vie, la consommation de fast-food, l'accouchement par césarienne et l'alimentation au lait maternisé, tous des facteurs connus pour avoir un impact négatif sur le microbiote intestinal, sont corrélés à un risque accru d'asthme. Au contraire, une consommation élevée de fibres, l'accouchement par voie vaginale et l'allaitement, tous des facteurs connus pour avoir un impact positif sur le microbiote intestinal, sont en corrélation négative avec l'asthme.
Une étude récente a montré un lien entre une faible diversité microbienne intestinale au début de la vie et l'asthme pendant l'enfance. En outre, les nourrissons nourris au lait maternisé présentaient une diversité microbienne intestinale plus faible et un risque accru d'asthme et de maladies allergiques par rapport aux nourrissons nourris au lait maternel.
D'autre part, chez les patients atteints de FK, le microbiote intestinal présente une abondance, une richesse et une diversité bactériennes réduites et des compositions microbiennes différentes par rapport aux témoins sains.
La cigarette peut également affecter le microbiote intestinal en favorisant la prolifération sélective des bactéries inflammatoires et de leurs métabolites, qui peuvent pénétrer dans la circulation systémique par le sang et le système lymphatique et réguler les réponses inflammatoires dans les poumons, entraînant ainsi des maladies pulmonaires.
Probiotiques et prébiotiques
Les probiotiques sont des micro-organismes vivants qui, lorsqu'ils sont administrés en quantités adéquates, peuvent coloniser l'intestin et y proliférer, influençant ainsi le microbiote intestinal et conférant éventuellement un effet bénéfique sur la santé de l'hôte. Plusieurs études ont démontré que les souches probiotiques, en particulier celles des espèces Lactobacillus et Bifidobacterium, exercent de multiples effets bénéfiques, notamment le traitement des infections et de la diarrhée associée aux antibiotiques, l'amélioration de la tolérance au glucose et de la résistance à l'insuline dans le diabète de type II, ainsi que la rémission et le maintien des maladies inflammatoires de l'intestin (MII), entre autres. Cependant, les preuves disponibles suggérant l'utilisation de probiotiques pour la gestion de ces maladies sont encore faibles.
D'autre part, les prébiotiques sont définis comme des polysaccharides non digestibles qui favorisent la stimulation sélective de la croissance d'un nombre limité d'espèces du microbiote intestinal qui confèrent des avantages pour la santé de l'hôte. Les prébiotiques les plus étudiés sont l'inuline et divers types de fructooligosaccharides, à savoir des sucres végétaux naturellement présents dans les fruits et les légumes. Un essai clinique récent explorant les effets bénéfiques des prébiotiques sur des sujets atteints du syndrome métabolique ont rapporté une réduction statistiquement significative des taux de glucose et d'insuline post-prandiaux. Cependant, les données concernant leur impact sur le poids corporel, la perte de graisse et la satiété sont encore controversées.
Par conséquent, bien que plusieurs études aient fait état de résultats encourageants concernant leur administration, il n'existe pas encore de preuves cliniques solides recommandant leur utilisation thérapeutique pour les maladies métaboliques, et les connaissances sur leur efficacité à long terme et leur impact clinique sur la composition du microbiote intestinal font encore défaut.
Principaux enseignements
Les cellules humaines sont dix fois moins nombreuses que les cellules bactériennes, dont 70% se trouvent dans l'intestin.
Le microbiote intestinal est façonné par une combinaison de facteurs extrinsèques (par exemple, le mode de vie et la consommation de drogues) et intrinsèques (par exemple, la génétique), la génétique n'étant responsable que d'un〜9% de sa composition.
L'alimentation et l'exercice physique sont deux des rares facteurs environnementaux qui peuvent modifier de façon permanente la composition d'un microbiome adulte déjà établi.
Le microbiote intestinal est impliqué dans de nombreuses maladies chroniques graves, notamment le diabète de type II, l'asthme, l'autisme et la dépression.
Longévité
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