Influence des microbiotes maternels sur la grossesse et sur la santé de l’enfant

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Les classifications bactériennes

Il existe différents types de classifications des bactéries.
Une classification fréquemment utilisée correspond à la réaction de la bactérie au contact de la coloration de Gram. Il s’agit d’une méthode permettant de différencier les bactéries en fonctionde leur capacité de coloration qui varie selon la composition de leur paroi. Ainsi, les bactéries colorées en bleu-violet seront dites Gram positif et celles en rose seront dites Gram négatif.
Elles peuvent être également classées en fonction de leur besoin d’oxygène pour survivre en bactéries aérobies ou en bactéries anaérobies, plus ou moins strictes.
Enfin, la classification de Linné permet de distinguer différents taxons : le règne, l’embranchement, la famille, le genre et l’espèce.

Repères taxonomiques de Linné

Cette classification proposée par Carl Linneus en 1735 comporte 8 niveaux (Perlemuter, et al., 2018) :
– Le domaine : il en existe 3 : les Bactéries, les Archées et les Eucaryotes
– Le règne : il en existe de 2 à 6 selon les sources et donc peu utilité
– Le phylum : il désigne une lignée évolutive. Les espèces qui le composent sont toutes issues du même ancêtre.
– La classe
– L’ordre que l’on repère avec le suffixe –ales
– La famille : elle regroupe les genres qui ont le plus de similitudes entre eux. Le nom de famille se termine par le suffixe –aceae. Il est toujours en italique.
– Le genre regroupe un ensemble d’espèces ayant en commun plusieurs caractères phéno-et génotypiques.
– L’espèce est le taxon de base de la systématique. Les individus au sein d’une même espèce sont interféconds et pour les eucaryotes, leur multiplication peut être sexuée.
Il est possible de distinguer à l’intérieur d’une même espèce, différentes souches aux caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles spécifiques.
Classiquement, on abrège le genre bactérien par sa première lettre en majuscule.
Ex : Lactobacillus acidophillus ou L. acidophillus

Un microbiote

Par définition, un microbiote est un ensemble de micro-organismes, des bactéries, des parasites, des champignons, des eucaryotes, vivant dans un environnement spécifique, le microbiome.
Chez l’homme, on retrouve des microbiotes au niveau de différents organes, principalement surles surfaces et dans les cavités. Les principaux sont les microbiotes intestinal, cutané, buccal, pulmonaire et vaginal.

Eubiose et dysbiose

L’eubiose correspond à l’état d’équilibre de l’écosystème homéostatique normal du microbiote chez un sujet sain. L’homéostasie est le phénomène par lequel un facteur, ici le microbiote, est maintenu autour d’une valeur bénéfique pour le système, ici le duo hôte-microbiote.
Au contraire, la dysbiose qualifie le déséquilibre de cette homéostasie microbienne dans sa composition et dans ses propriétés. Une dysbiose intestinale est aujourd’hui évoquée dans de nombreuses pathologies avec une composante immune, métabolique ou neuropsychiatrique.

Le microbiote intestinal

Le microbiote intestinal est l’ensemble des micro-organismes présents dans notre appareil digestif bas. Il est composé essentiellement de bactéries. On retrouve également des virus, surtout des phages, c’est-à-dire des virus infectant les bactéries. Pour compléter, on retrouve des levures et des parasites. Le rôle physiologique de ces derniers est moins étudié et donc moins bien connu. Ce microbiote pèse presque 2 kg (pour un poids de 70 kg) avec au total environ 1012-14 bactéries, soit autant que le nombre de cellules de notre organisme. Il y a autant de cellules dans notre cerveau que de bactéries dans un gramme de selles.
Au niveau génomique, cet ensemble de micro-organisme contient environ 5 millions de gènes bactériens, la comparaison aux 24 000 gènes du génome humain permet d’appréhender sa complexité.
Comme un organe à part entière, cet écosystème a des fonctions physiologiques. Elles sont étonnamment proches d’un individu à un autre malgré une grande variabilité individuelle du microbiote. Il se révèle indispensable pour la digestion d’aliments non assimilés et par l’effet barrière qu’il exerce.

Généralités physiologiques chez l’hôte

Physiologie du système digestif

Physiologie de l’intestin grêle

La muqueuse de l’intestin est composée d’une monocouche de cellules épithéliales appelées entérocytes. Cette muqueuse forme des replis, des villosités, et des creux, appelés cryptes (Figure 3). A côté des entérocytes, on trouve d’autres types cellulaires : des cellules entéro-endocrines, des cellules à mucus (en gobelet) et des cellules de Paneth (Figure 3).
D’autre part, situés dans le tissu conjonctif, sous la muqueuse, on trouvera des cellules M et des ganglions lymphatiques mésentériques. Ces ganglions lymphatiques appartiennent au tissu lymphoïde associé à l’intestin (GALT = Gut-Associated Lymphoid Tissue)(Figure 5). Ils assurent une partie de la défense antimicrobienne et participent à la régulation de certaines des réponses immunitaires vis-à-vis des antigènes alimentaires ou bactériens.
Les entérocytes se distinguent par leur forme cylindrique typique et leur structure polarisée. A leur pôle apical (en contact avec la lumière intestinale), leur membrane cellulaire possède des microvillosités, formant la bordure en brosse, qui permettent d’accroitre leurs fonctions de digestion et d’absorption. Cette bordure en brosse comporte de nombreuses enzymes hydrolytiques et protéines nécessaires à la digestion puis à l’absorption des nutriments (Figure 4). Au pôle basal de l’entérocyte, on trouve un système d’échange avec les capillaires sanguins.
L’adhésion des cellules entre elles, est assurée par des jonctions serrées qui, normalement, assurent un système imperméable hormis quelques exceptions (petites molécules, gaz, ions…)(Figure 4). Les jonctions serrées forment un complexe macromoléculaire composé de protéines membranaires et cytoplasmiques (claudine, occludine, JAM), essentielles au maintien de l’adhésion intercellulaire, au contrôle de la prolifération, de la différenciation et de la polarité des cellules.
On décrit 2 voies d’absorption :
– La voie paracellulaire (entre les cellules) concerne les molécules inférieures à 600 Daltons et fait intervenir les jonctions serrées avec des pores de diamètres 8 à 10 Å excluant le passage des bactéries (10 000 Å).
– La voie transcellulaire qui permet le transfert des électrolytes, des acides aminés, des sucres, des acides gras à chaîne courte et d’autres molécules spécifiques.
On observe également un mécanisme de transcytose d’antigènes luminaux à travers les cellules
M (des plaques de Peyer bactéries, virus) mais aussi à travers les entérocytes absorptifs (antigènes alimentaires).

Protection physiologique de la muqueuse intestinale

Les mucines
Les cellules épithéliales et les mucines produites par les cellules caliciformes forment une barrière physique.
Les mucines sont des glycoprotéines de haut poids moléculaire qui forment le mucus, un gel épais et collant qui tapisse et lubrifie la paroi intestinale. Son maillage joue également le rôle d’un filtre en fonction de la taille des molécules et micro-organismes.
Les peptides anti-microbiens
Le système digestif se protège de la prolifération des pathogènes dans la lumière intestinale avec l’aide du microbiote. Les bactéries commensales, dont certaines pathogènes, sont en perpétuelle compétition pour l’accès aux nutriments et aux sites d’adhérences. De plus, le microbiote est capable de stimuler la production de peptides antimicrobiens et produit également ses propres peptides, des bactériocines. Ces peptides possèdent des propriétés antibiotiques, c’est-à-dire bactéricide ou bactériostatique.
Autres protections
Les variations du pH, les enzymes pancréatiques et la motilité intestinale participent à la protection de l’organisme face à la présence et au développement des pathogènes. Les affections qui entraînent une diminution de la mobilité intestinale sont associées à une pullulationbactérienne.

Physiologie du système immunitaire

Lors de la reconnaissance d’un antigène par le système immunitaire, la réponse immunitaire peut être innée, immédiate mais non spécifique et/ou adaptative, très spécifique mais pouvant être retardée et effective après quelques jours.
Les plaques de Peyer et les follicules lymphoïdes isolés représentent les sites inducteurs de l’immunité adaptative tandis que les effecteurs sont cellulaires (lymphocytes T et B) et/ou moléculaires (anticorps, cytokines) au contact des antigènes/pathogènes activateurs (Figure 5).

L’Immunité innée

L’immunité innée permet l’élimination du pathogène et l’activation du système adaptatif. Elle implique la mise en jeu de polynucléaires neutrophiles, l’activation de macrophages, de cellules dendritiques, de cellules Natural Killer ainsi que des cellules épithéliales intestinales. Ce système est capable de différencier rapidement les antigènes du « soi » des antigènes du « non-soi », c’est-à-dire des antigènes étrangers à l’organisme.
Son activation s’effectue par la reconnaissance par les PRR (Pattern Recognition Receptors) de motifs moléculaires universels retrouvés dans la paroi des bactéries, appelés « PAMPS » (Pathogen-Associated Molecular Patterns). Il s’agit de composants de la paroi (Lipo-Poly-Sacharides, acides lipotéichoïques, peptidoglycane), des flagelles (flagelline) ou des acides nucléiques.

La phagocytose

La phagocytose dont les principaux acteurs sont les macrophages et les polynucléaires neutrophiles, est une étape essentielle au cours de l’immunité innée. Elle permet d’éliminer directement de nombreux pathogènes mais également d’éventuellement déclencher la réponse adaptative afin d’éliminer les pathogènes ayant résisté à l’immunité innée.
Les macrophages et cellules dendritiques vont pouvoir dégrader l’agent pathogène en peptides et acides aminés. Ces cellules dites présentatrices d’antigènes (CPA) vont alors présenter aux lymphocytes T les oligopeptides issus de l’apprêtement des antigènes étrangers. Seul le TCR (T Cell Receptor) ne peut se lier spécifiquement à l’antigène que de façon restreinte par les molécules du CMH et donc par l’intermédiaire d’une cellule présentatrice d’antigène. L’activation du lymphocyte T CD4+ secondaire aux interactions avec la CPA peut entraîner la production d’interféron- par ces lymphocytes (CD4 Th1) qui a pour conséquence l’activation
de la CPA et l’activation d’autres lymphocytes (notamment des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques).

Composition du microbiote intestinal

Méthodes d’analyse du microbiote intestinal

L’étude du microbiote digestif a été pendant très longtemps limitée. La majorité des bactéries qui le compose ne sont pas ou difficilement cultivables avec des méthodes classiques car elles sont majoritairement anaérobies, ou anaérobie facultative. Le milieu nutritif est également difficile à reproduire en substrats énergétiques ou cofacteurs vitaminiques. Ce sont les progrès de la biologie moléculaire qui ont permis son étude.
Le séquençage haut débit du matériel génétique bactérien, s’affranchissant de la mise en culture des bactéries, a révolutionné l’exploration des microbiotes. On peut maintenant analyser avec précision la composition du microbiote intestinal par l’analyse moléculaire de l’ADN et de l’ARN ribosomal 16S. On a pu déterminer les liens entre le microbiote et différentes pathologies, mais aussi déterminer son rôle chez une personne saine.
Les méthodes qualitatives utilisent la PCR (réaction en chaine par polymérase) qui permetd’amplifier le gène codant l’ARNr 16S, l’électrophorèse en champ pulsé (ECP) et le « ribotyping ».
Les méthodes quantitatives sont la PCR en temps réel et l’hybridation in situ en fluorescence (FISH).
On est capable aujourd’hui de comparer les génomes de communautés bactériennes intestinales de l’homme de sa naissance à sa mort, chez des patients sains ou atteints de pathologies comme l’obésité ou les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. On parle alors d’analyseméta-génomique.

Composition du microbiote intestinal sain

La composition globale du microbiote varie selon différents facteurs :
– La localisation et l’étage (de la lumière à la muqueuse) dans le système digestif (Figure 6)
– De l’individu et de son âge
– Des périodes de la vie de cet individu
La densité du microbiote bactérien est beaucoup plus importante dans l’intestin grêle terminal et dans le côlon (Inserm, 2016) (CDU-HGE, 2014).Dans le côlon, la concentration bactérienne reste stable entre le côlon proximal et distal. Cependant, la population des bactéries anaérobies strictes, comme les Bacteroïdes et Bifidobacterium, augmente d’un facteur 100 (Figure 6).
La composition se stabilise entre l’âge de 2 à 4 ans puis elle reste stable tout au long de la vie d’adulte, en dehors d’épisodes infectieux ou d’autres évènements interventionnels. A l’âge adulte, le microbiote intestinal est dominé principalement par les bactéries anaérobies strictes.
La composition n’évolue que peu au cours du vieillissement (Cherbuy C, Thomas M, Langella P, 2013).
Un séquençage de 124 échantillons de selles a recensé 1000 espèces différentes. Chaque individu héberge environs 160 espèces. Parmi cette cohorte, 75 espèces identifiées sont commune à au moins 50% des individus et 57 espèces identifiées sont commune à au moins 90%. (Qin J, et al, 2010).
Sur un autre séquençage de 17 échantillons, 21% des espèces seraient partagés par au moins la moitié des échantillons, les espèces restantes sont particulières à chaque microbiote le rendant unique. Malgré la richesse en espèces et une grande spécificité individuelle, un nombre très limité d’espèce (2,1%) est partagé entre les individus et pourrait représenter le noyau phylogénétique du microbiote intestinal humain (Tap J, 2009). Son rôle dans la santé humaine mérite une étude plus approfondie.
Les Firmicutes et les Bacteroïdetes représentent entre 75-90% de la population bactérienne totale chez un adulte. On retrouve comme autres phyla, par ordre de présence : les Actinobacteria, les Proteobacteria, les Verrucomicrobia, les Fusobacteria, et les Spyrochaetes (Inserm, 2016) (Figure 7).
Les actinobacteria et les proteobacteria comprennent respectivement les Bifidobacterium et les entérobactéries.

Origine et développement du microbiote intestinal

Les 1000 jours, de la conception jusqu’à l’âge de 2 ans, correspondent à une fenêtre cruciale au cours de laquelle l’environnement pourrait influencer la santé future de l’enfant. Des négligences lors de cette fenêtre correspondraient à la constitution d’un capital micro-biotique qui sera un facteur de risque au développement de maladies chroniques.
Les interactions hôte-microbiote seraient aussi responsables du bon déroulement de la grossesse ou de l’apparition de complications obstétricales.

Influence des microbiotes maternels sur la grossesse et sur la santé de l’enfant

On parle bien « des » microbiotes maternels. En effet, la femme enceinte pourra influencer le microbiote de l’enfant à naitre par le biais de ses différents microbiotes :
– Placentaire, oral et intestinal pendant la grossesse
– Vaginal ou cutané au moment de la naissance
– Des glandes mammaires pendant l’allaitement
L’altération des microbiotes maternels jouent un rôle dans la survenue d’accidents obstétricaux tels que les avortements spontanés, la prématurité ou encore un petit poids à la naissance. La prématurité sera elle-même responsable de complications multiples chez le nouveau-né (Lamont, et al., 2011).
Des dysbioses maternelles seraient également un facteur de risque pour d’autres conséquences chez la mère ou chez l’enfant comme par exemple, le diabète gestationnel ou le risque de l’obésité chez l’enfant (Luoto, Laitinen, Nermes, & Isolauri, 2010).

Genèse du microbiote intestinal de l’enfant

Après la naissance, le microbiote intestinal de l’enfant se met en place très rapidement sous l’influence de nombreux facteurs environnementaux : alimentation, mode de vie et traitements. Après une dizaine de jours seulement, l’intestin du nouveau-né contient entre 109 et 1010 bactéries par gramme de selles.
Dès l’accouchement, des bactéries aérobies (Escheichia coli, entérocoques), puis des anaérobies facultatifs colonisent l’intestin du nouveau-né. Ces espèces consomment l’oxygène présent, faisant du tube digestif un environnement réducteur où l’oxygène disparait sitôt introduit.
Cela permet par la suite la colonisation par des anaérobies strictes (Bifidobacterium, Bacteroïdes, Clostridium spp.). De ce fait, tout se passe comme si l’organisme effectuait un tri parmi les nombreuses espèces qui lui sont présentées. On obtient à l’âge de 2 ans un microbiote stable dont la composition est proche de celui du microbiote d’un adulte.
On observe cependant des regroupements en fonction du mode d’accouchement et de l’allaitement ou non du nouveau-né. Les chercheurs se sont aussi aperçus que l’inoculum microbiotique maternel ne persiste pas indéfiniment. Et qu’il n’y avait pas non plus de corrélation inter et intra-individuelle entre la composition du microbiote à l’âge de 2 mois et celle à l’âge d’un an (Palmer C, Bik EM, DiGiulio DB, et al, 2007).

Facteurs influençant la mise en place du microbiote

Le développement du microbiote intestinal est sous l’influence de nombreux facteurs que l’on regroupera en 4 origines : individuel, alimentaires, environnementale et thérapeutique.

Facteurs propres à l’individu

La composition du microbiote serait en partie due à notre génétique. En effet, des jumeaux monozygotes vivant dans des conditions de vie semblables présentaient un microbiote similaire tandis que des personnes partageant le même environnement mais moins proche génétiquement  (frères et sœurs par exemples) présentaient un microbiote plus distinct. (Coudeyras S, 2010)

Influences Alimentaires

Le lait maternel est riche en prébiotiques, des oligosaccharides. Il contient également des lactoferrines et des lysozymes. On retrouve des souches bactériennes : des Bifidobacterium, des lactobacilles, des staphylocoques, des streptocoques et des microcoques.
Chez l’enfant allaité, on retrouvera des Bifidobacterium, des lactobacilles et des staphylocoques. On aura par contre moins d’Escherichia Coli et de Clostridium spp (Adlerberth I, Wold AE, 2009) que chez un enfant non allaité au sein.
Les enfants nourris par des laits artificiels présentent, eux, une diversification plus importante avec plus de Clostridium difficile, de Bacteroïdes, de nitrobactéries et de Klebsielles (Bezirtzoglou E, Tsiotsias A, Welling GW, 2011) (Azad MB, Konya T, Maughan H, et al. , 2013).
On peut rapprocher en quantité de Bifidobacterium les microbiotes d’un enfant nourri au sein et d’un enfant nourri au lait artificiel par l’ajout de prébiotiques sous forme d’oligosaccharides (Oozeer R, van Limpt K, Ludwig T, et al, 2013).
Au moment du sevrage, les enfants allaités au sein hébergent plus de Bifidobacterium et moins de Bacteroïdes que les enfants nourris au lait artificiel. C’est aussi au moment du sevrage qu’apparaissent les Clostridium coccoides.
Enfin, une étude a comparé les microbiotes d’enfants occidentaux et d’enfants africains (Burkina Faso) qui possèdent des modèles alimentaires différents (De Filippo C, Cavalieri D, Di Paola M, et al, 2010). Les modèles alimentaires et les résultats des analyses des microbiotes sont synthétisés sous-forme d’un tableau (Tableau 1).

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Table des matières

1. LE MICROBIOTE INTESTINAL ET SON IMPLICATION DANS LA SANTE DE SON HOTE
1.1. LE MICROBIOTE INTESTINAL : GENERALITES SUR LES MICROBIOTES
1.1.1. Une bactérie
1.1.2. Les classifications bactériennes
1.1.3. Repères taxonomiques de Linné
1.1.4. Un microbiote
1.1.5. Eubiose et dysbiose
1.1.6. Le microbiote intestinal
1.2. GENERALITES PHYSIOLOGIQUES CHEZ L’HOTE
1.2.1. Physiologie du système digestif
1.2.2. Physiologie du système immunitaire
1.3. COMPOSITION DU MICROBIOTE INTESTINAL
1.3.1. Méthodes d’analyse du microbiote intestinal
1.3.2. Composition du microbiote intestinal sain
1.4. ORIGINE ET DEVELOPPEMENT DU MICROBIOTE INTESTINAL
1.4.1. Influence des microbiotes maternels sur la grossesse et sur la santé de l’enfant
1.4.2. Genèse du microbiote intestinal de l’enfant
1.4.3. Facteurs influençant la mise en place du microbiote
1.5. IMPLICATION DU MICROBIOTE INTESTINAL SUR LA SANTE DE L’HOTE
1.5.1. Influence du microbiote sur le système digestif et sur le métabolisme
1.5.2. Influence du microbiote sur les fonctions immunitaires intestinales et systémiques
1.5.3. Influence du microbiote sur les fonctions cérébrales
1.6. PRINCIPALES CAUSES DE DYSBIOSES
1.6.1. Antibiothérapie et conséquences sur le microbiote et la santé
1.6.2. Diarrhées infectieuses aiguës, microbiote et probiotiques
2. PHYSIOPATHOLOGIE DU SYNDROME DE L’INTESTIN IRRITABLE (SII) ET IMPLICATION DU MICROBIOTE INTESTINAL
2.1. LE SYNDROME DE L’INTESTIN IRRITABLE
2.2. DIAGNOSTIC
2.3. HYPOTHESES PHYSIOPATHOLOGIQUES DU SII
2.4. PERTURBATION DU MICROBIOTE INTESTINAL AU COURS DU SII
3. LES MODULATEURS DU MICROBIOTE ET DE LA PERMEABILITE INTESTINALE
3.1. LES MODULATEURS DU MICROBIOTE A ACTION DIRECTE
3.1.1. Les probiotiques
3.1.2. Le Transfert de Microbiote Fécal
3.1.3. Les antibiotiques
3.2. LES MODULATEURS DU MICROBIOTE A ACTION INDIRECTE
3.2.1. Fibres alimentaires
3.2.2. Fibres prébiotiques
3.3. UN MODULATEUR NUTRITIONNEL DE LA PERMEABILITE INTESTINALE
3.3.1. La glutamine
4. PERSPECTIVES ET INTERETS THERAPEUTIQUES DES MODULATEURS DU MICROBIOTE ET DES INTERVENTIONS NUTRITIONNELLES DANS LE SII
4.1. PROBIOTIQUES DANS LE SII
4.2. TRANSPLANTATION FECALE DANS LE SII
4.3. INTERET DE LA GLUTAMINE DANS LE SII
4.3.1. Effet d’une supplémentation en glutamine.
4.3.2. Glutamine et hyperperméabilité intestinale dans le SII
4.4. TRAITEMENT ANTIBIOTIQUE DANS LE SII
4.4.1. La néomycine
4.4.2. La rifaximine
4.5. REGIME ALIMENTAIRE PARTICULIER DANS LE SII
4.5.1. Régime pauvre en FODMAPs
5. DISCUSSION ET CONCLUSION
REFERENCES

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