Le microbiome humain est une collection unique de micro-organismes qui comprend des bactéries, des champignons, des archées et des protistes. Bien que la taille de chaque micro-organisme ne soit pas visible à l’œil nu, leur nombre total correspond au nombre de cellules humaines, tandis que le nombre total de gènes codant pour les protéines bactériennes est des centaines de fois supérieur à celui des gènes humains. La plupart des micro-organismes vivent dans l’intestin, mais des bactéries ont également été identifiées dans d’autres parties du corps, telles que l’estomac, la bouche, les voies respiratoires, la peau, les voies génitales et même les yeux.
La présence invisible du microbiote est à l’origine d’un certain nombre de processus importants : des processus métaboliques et immunitaires aux processus cognitifs, et sa déviation de composition est associée à diverses conditions pathologiques, telles que les maladies allergiques et auto-immunes, le diabète, l’obésité et le cancer. Pourquoi les bactéries intestinales sont-elles importantes pour la santé humaine et quelles fonctions remplissent-elles ?
Mode de vie et source nutritionnelle des bactéries intestinales
Bien sûr, une seule bactérie dans notre corps ne peut pas affecter de manière significative la santé humaine. Mais les bactéries sont des organismes « sociaux ». En produisant des molécules spécifiques, ils comprennent combien de bactéries de la même espèce ou d’une autre espèce sont présentes dans l’environnement. Ce type de communication est appelé détection de quorum et permet aux bactéries de s’unir et d’effectuer la même fonction en même temps. L’influence de toute une communauté est déjà ressentie par l’hôte et peut être bénéfique ou préjudiciable.
La composition bactérienne de l’intestin dépend en grande partie du régime alimentaire maintenu par la personne . À leur tour, les bactéries « sélectionnées » affectent la capacité d’une personne à absorber et à métaboliser les nutriments. La nourriture absorbée par une personne se compose principalement de nutriments tels que les protéines, les graisses et les glucides. Alors que les graisses, les protéines et les sucres simples sont facilement et presque complètement digérés par notre corps dans les intestins supérieurs, les glucides chimiquement plus complexes sont difficiles à digérer ou pas du tout digérés par les enzymes humaines. Les glucides non digestibles, les fibres alimentaires, auraient quitté notre corps s’il n’y avait pas de bactéries vivant dans notre intestin inférieur.
Produits métaboliques bactériens ayant un effet positif sur la santé humaine
Les glucides sont l’une des principales sources nutritionnelles des bactéries intestinales , et leur manque incite les bactéries à rechercher d’autres moyens d’obtenir de l’énergie pour leur vie. Il peut en résulter la synthèse de molécules toxiques pour la santé humaine. Les principaux produits de la fermentation bactérienne des glucides sont les acides gras à chaîne courte (AGCC) et les gaz.
Les trois principaux AGCC sont l’acétate, le butyrate et le propionate. Ces acides gras sont impliqués dans diverses voies physiologiques, telles que :
- immunité
- énergie
- glucose
- métabolisme des lipides
- protection contre les inflammations
- un cancer
Dans des études sur des souris obèses génétiquement ou induites par l’alimentation, il a été démontré qu’un régime riche en fibres réduisait le poids corporel, la résistance à l’insuline et la consommation alimentaire.
Les bactéries présentes dans nos intestins peuvent également métaboliser l’acide aminé tryptophane des aliments en indoles et ses divers dérivés. Les indoles, naturellement présents dans les huiles essentielles dérivées du jasmin et des agrumes, sont souvent utilisés en parfumerie comme fixateur d’odeurs, bien que dans notre corps, ils activent des récepteurs Ah spécifiques. Ceux-ci régulent les enzymes qui favorisent la dégradation des produits chimiques étrangers aux organismes vivants, les xénobiotiques. Les récepteurs Ah peuvent même signaler au corps qu’un aliment contient un produit chimique toxique, provoquant ainsi une répulsion pour celui-ci.
L’un des produits du métabolisme du tryptophane, dérivé de l’indole, l’acide indole-3 propionique (IPA) améliore le métabolisme, renforce la fonction de barrière intestinale, augmente la réponse immunitaire et est même un agent anti-inflammatoire. L’IPA protège également les cellules β pancréatiques qui sécrètent l’insuline, une hormone importante dans l’utilisation du glucose dans le corps. Les personnes ayant des concentrations plus élevées d’IPA étaient moins susceptibles de développer un diabète de type 2.
Influence bactérienne sur les caractéristiques cognitives et comportementales humaines
Outre les actions locales et les effets sur les intestins ou les organes voisins de la cavité abdominale, il s’est avéré que les métabolites sécrétés par les bactéries. Les produits bactériens peuvent affecter le fonctionnement du cerveau bien qu’ils traversent la barrière hémato-encéphalique ou modifient la concentration des neurotransmetteurs humains . Les neurotransmetteurs sont des substances chimiques biologiquement actives par lesquelles les cellules nerveuses « communiquent » entre elles ou avec les cellules musculaires ou glandulaires.
L’axe dit cerveau-intestin peut fonctionner dans deux directions : « du haut vers le bas » du cerveau vers l’intestin, ou « du bas vers le haut » de l’intestin vers le cerveau. Les bactéries intestinales sont des génératrices de molécules telles que le glutamate, le GABA, l’acétylcholine, la dopamine, la sérotonine, la noradrénaline, la tyramine, la phényléthylamine, la tryptamine.
Tous sont des neurotransmetteurs dont le changement de concentration a été établi dans des troubles neurologiques tels que:
- La maladie d’Alzheimer
- la maladie de Parkinson
- autisme
- schizophrénie
- anxiété
- une dépression
Bactéries – fournisseurs de vitamines
Un produit tout aussi important du métabolisme des bactéries est leur capacité à produire des vitamines , telles que : la vitamine K et les vitamines du groupe B. Bien que la plupart d’entre eux répondent aux besoins des bactéries elles-mêmes, certains d’entre eux peuvent également être utilisés par l’hôte.
Il a été démontré que des rats sans germe dont la nourriture était déficiente en vitamine K développaient des maladies cardiovasculaires. Alors qu’une carence alimentaire en vitamine K pendant 3 à 4 semaines chez l’homme avec un microbiote sain et diversifié n’entraîne pas d’avitaminose. Cependant, les personnes qui utilisaient des antibiotiques à large spectre présentaient une diminution significative des taux de prothrombine plasmatique (un composant essentiel du système de coagulation sanguine chez les humains et les animaux).
Produits métaboliques bactériens ayant un effet négatif sur la santé humaine
Avec une nutrition adéquate, l’absence de traitement antibiotique, un mode de vie actif et l’absence de maladies chroniques, l’équilibre des bactéries et de leurs métabolites est maintenu. Les bactéries limitent le nombre les unes des autres, empêchant une espèce commune d’occuper tout l’espace, et préservant ainsi leur diversité. La perturbation de cet équilibre, ainsi que la dysbiose (diminution du nombre de bactéries) , ont été associées à un large éventail de préoccupations, des allergies au cancer. De plus, tous les produits métaboliques des bactéries intestinales n’ont pas un effet positif sur notre santé.
L’un des produits métaboliques des bactéries intestinales à effet négatif est les acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) , un groupe caractérisé par une structure de chaîne latérale ramifiée. Des taux sanguins élevés de BCAA ont été associés à la résistance à l’insuline (qui peut conduire au diabète de type 2 et à l’obésité), et peuvent même prédire le développement du cancer du pancréas et des cancers liés à l’obésité chez les femmes.
Il a également été découvert que les bactéries peuvent métaboliser l’histidine en propionate d’imidazole, ce qui aide à inhiber la capacité de l’insuline à se lier à son récepteur, entraînant la non-absorption du glucose par les cellules, l’accumulation de glucose dans le sang et le diabète de type 2.
Les bactéries intestinales humaines sont également capables de convertir la choline et la L-carnitine, qui sont abondantes dans la viande, le poisson et les œufs, en N-oxyde de triméthylamine (TMAO). Des études ont montré que des niveaux élevés de TMAO augmentent l’hyperréactivité plaquettaire et la thrombose, entraînant un risque accru de maladies cardiovasculaires chez les animaux et les humains.
Des gaz tels que l’hydrogène, le dioxyde de carbone et le méthane sont également le résultat inévitable de bactéries travaillant dans un environnement sans oxygène (anaérobie) , qui est l’intestin humain. Leur formation affecte également la santé humaine. Par exemple, l’hydrogène est impliqué dans la production de sulfure d’hydrogène, qui est hautement toxique pour les cellules du côlon et potentiellement associé à des maladies inflammatoires de l’intestin.
Perspectives d’avenir
De nombreuses études sur des organismes modèles et des humains ont montré que les bactéries ne sont pas seulement des passagers passifs dans notre corps, mais remplissent une grande variété de fonctions , comme exploré ci-dessus. La composition bactérienne et leurs espèces sous-spécifiques sont considérées comme des marqueurs biologiques potentiels pour diverses maladies. De plus, les méthodes de traitement utilisant la transplantation fécale se développent plus rapidement. La poursuite de la recherche et du développement de nouvelles technologies devrait nous en dire encore plus sur la vie des bactéries dans notre corps.
