Tableau I : Affections humaines et principaux probiotiques d’efficacité démontrée ... 59 Tableau II: Questionnaire de présélection (item spécifique au don de selles) ... 69 Tableau III: Questionnaire de sélection / Evénements depuis la visite de présélection ... 70 Tableau IV: Liste des agents infectieux à dépister chez les donneurs ... 72 Tableau V: Méthodes de dépistage des bactéries dans les selles de donneurs sains ... 73
Introduction ...1 Partie I : Généralités sur le microbiote intestinal...4
1. Description générale...5 1.1. Quelques définitions ...5 1.2. Composition du microbiote intestinal ...6 1.3. Stabilité et résilience ... 10 2. Principales fonctions du microbiote intestinal ... 11 2.1. Fonction de protection et de barrière ... 12 2.1.1. Microbiote et mucus ... 14 2.1.2. Microbiote et épithélium intestinal ... 15 2.2. Fonctions métaboliques ... 18 2.2.1. Métabolisme des glucides ... 19 2.2.2. Métabolisme des gaz ... 22 2.2.3. Métabolisme des protéines ... 23 2.2.4. Métabolisme des lipides ... 26 2.2.5. Synthèse de vitamines ... 28 2.3. Maturation et fonctionnement du système immunitaire ... 29 2.3.1. Organisation des défenses spécifiques ... 29 2.3.2. Interactions microbiote-système immunitaire associé à la muqueuse intestinal . 30
1.1.2. Description de la dysbiose dans la rectocolite hémorragique ... 36 1.1.3. Mécanismes métaboliques ... 36 1.2. Syndrome de l’intestin irritable ... 39 1.2.1. Définition ... 39 1.2.2. Physiopathologie : implication de la flore intestinale ... 41 1.3. Cancer colorectal ... 44 1.3.1. Description de la dysbiose dans le cancer colorectal ... 44 1.3.2. Mécanisme physiopathologique ... 46 1.4. Risque cardiovasculaire ... 47 1.4.1. Microbiote et maladies métaboliques ... 47 1.4.2. Microbiote et hypertension artérielle ... 49 1.4.3. Microbiote et dyslipidémie ... 49 1.5. Troubles psychiatriques majeurs ... 50 1.5.1. Conséquences potentielles de la dysbiose sur fonctionnement du système nerveux central ... 50 1.5.2. Microbiote et autisme ... 51 1.5.3. Microbiote, troubles de l’humeur et troubles psychotiques ... 52 2. Perspectives thérapeutiques ... 53 2.1. Probiotiques, prébiotiques et symbiotiques ... 53 2.1.1. Définitions ... 53 2.1.1.1. Probiotiques ... 53 2.1.1.2. Prébiotiques ... 55 2.1.1.3. Symbiotiques ... 56 2.1.2. Mécanismes d’action et effets sur la santé ... 56 2.1.2.1. Probiotiques ... 56
2.1.2.2. Prébiotiques et symbiotiques ... 63 2.2. Transplantation de microbiote fécal ... 66 2.2.1. Définition et techniques ... 66 2.2.1.1. Définition ... 66 2.2.1.2. Cadre législatif ... 67 2.2.1.3. Techniques ... 67 2.2.2. Indication : infections à Clostridium difficile ... 74 2.2.3. Autres indications potentielles ... 75 2.2.3.1. Maladies inflammatoires chroniques de l’intestin ... 75 2.2.3.2. Syndrome de l’intestin irritable ... 75 2.2.3.3. Syndromes métaboliques ... 76
Partie III : La culturomique... 77
1. Rappel historique de l’étude des micro-organismes : méthodes culture-dépendants ... 78 1.1. Caractérisation phénotypiques ... 78 1.1.1. Microscope optique et les premières classifications des micro-organismes ... 78 1.1.2. Microscope électronique ... 79 1.1.3. Découverte de la structure de l’ADN : Classification phylogénétique ... 79 1.2. Caractérisation génotypique ... 80 1.2.1. Les premiers séquençages de l’ARN/ADN et la classification phylogénétique 80 1.2.2. Du séquençage de l’ADN vers la caractérisation des gènes ... 81
2. Méthodes culture-indépendantes : la métagénomique ... 87 2.1. Historique ... 87 2.2. Principe de la métagénomique ... 87 2.2.1. Etapes de caractérisation d’échantillons ... 87 2.2.2. Séquençage d’échantillons ... 89 2.2.3. Traitements bioinformatiques et caractérisation ... 91 2.3. Avantages et limites de la métagénomique ... 91 3. La culturomique ... 92 3.1. Introduction ... 92 3.2. Chambres de diffusion ... 93 3.3. Milieux de culture ... 95 3.3.1. Les premiers milieux utilisés ... 95 3.3.2. Méthodes de sélection sur échantillon de départ ... 96 3.3.3. Enrichissement des milieux ... 97 3.3.4. Réduction du nombre de conditions de culture ... 98 3.4. MALDI-TOF pour l’identification ... 99 3.5. De la culturomique à la taxogénomique ... 103 3.6. Avantages et limites de la culturomique ... 105
Conclusion ... 107 Résumés ... 109 Bibliographie ... 113
Les idées scientifiques sont le fruit d’une époque, dans toute la complexité de son contexte culturel. Certes, elles sont portées par des personnages retenus par l’Histoire comme emblématiques d’une découverte. Mais elles appartiennent en fait à un ensemble d’intellectuels qui s’influencent les uns les autres. La communauté de chercheurs est soumise à l’ambiance scientifique, sociale, politique, religieuse de son époque qui fertilise la naissance des concepts, indépendamment des individus que l’Histoire mettra en exergue. Les historiens rappellent souvent ce caractère ubiquitaire et synchrone de l’émergence d’un courant scientifique ou artistique.
Nombreux sont les scientifiques à travers le monde qui ont participé à l’histoire du microbiote - dénommé ainsi depuis les années cinquante seulement - c’est un objet scientifique défini comme l’ensemble des microorganismes vivants dans l’intestin. Il questionne la science dans tous les domaines, aussi bien la santé, la génétique et l’épigénétique, que l’environnement et sa dimension écologique, la biologie et les théories de l’évolution…
Le terme microbiote désigne l’ensemble des bactéries qui habitent l’homme et cohabitent avec lui, et ce quelle que soit leur localisation anatomique, sur la peau, dans le conduit auditif, les bronches, la cavité vaginale, etc. Les recherches sur ces bactéries ont cependant essentiellement porté sur le microbiote intestinal, parce que c’est dans le tube digestif où on en trouve le plus grand nombre, mais aussi parce que c’est là où leur influence sur la physiologie de l’organisme semble déterminante. Il y a 100 milliards de bactéries dans 1 gramme de selles, autant que de cellules qui constituent notre cerveau.
À la question de savoir pourquoi chercheurs et médecins n’ont pris que très récemment conscience de l’importance du microbiote, beaucoup affirment que le retard conceptuel s’explique par les difficultés technologiques. Jusqu’à une époque récente, il était en effet impossible de caractériser les populations bactériennes intestinales impropres à la culture sur les milieux usuels, notamment parce que la plupart d’entre elles sont rapidement détruites au contact de l’oxygène. L’histoire du microbiote n’est pas l’histoire d’une découverte, mais celle d’une conquête patiente, progressive, nourrie de concepts et de technologies imaginés dans différentes disciplines.
La première partie de cette thèse bibliographique est centrée sur la présentation du microbiote intestinal : Qu’est-ce que le microbiote intestinal ? De quoi est-il composé ? Quelles sont ses principales fonctions ?
La deuxième partie de cette thèse présente les enjeux de l’étude du microbiote intestinal : Quel lien existe-t-il entre dysbiose et pathologies ? Et quelles approches thérapeutiques basées sur la modulation du microbiote intestinal sont proposées ?
Et finalement la troisième partie présente un rappel historique des méthodes d’étude du microbiote intestinal avant de détailler celle qui a révolutionné l’étude des flores microbiennes normales et pathologiques : La culturomique.