Notre écosystème intestinal

Cet écosystème intérieur que nous devons préserver

Santé. Cent mille milliards de microbes vivent dans notre organisme.Les chercheurs découvrent peu à peu leur importance pour notre santé et comprennent comment notre mode de vie moderne les malmène.—The New York Times (extraits) New York

Je me souviens exactement du jour où j’ai commencé à penser à moi à la première personne du pluriel – je veux dire en tant que superorganisme et non comme un simple être humain. C’était le 7 mars 2013. Ce jour-là, en ouvrant ma boîte aux lettres électronique, j’ai découvert un énorme dossier bourré de tableaux et de données brutes provenant d’un laboratoire du BioFrontiers Institute de l’université du Colorado à Boulder. Dans le cadre d’une nouvelle initiative de science citoyenne baptisée “projet American Gut” [Intestin Américain], le labo avait séquencé mon microbiome – c’est-à-dire non pas “mes” gènes, mais ceux des centaines d’espèces microbiennes avec qui je partage mon corps. Ces quelque 100 000 milliards de bactéries vivent (et meurent) à tout instant à la surface de ma peau, sur ma langue et dans les plis de mes intestins, la partie du corps où elles sont le plus nombreuses..Cette population pèse entre 1 livre et 1 kilo et représente un territoire intérieur inexploré que les scientifiques commencent tout juste à cartographier. Justin Sonnenburg, microbiologiste de Stanford, explique que nous ferions bien de commencer à envisager notre corps comme “un vaisseau complexe optimisé pour la croissance et la multiplication de ses passagers microbiens”.

Santé humaine et santé microbienne s’avèrent intimement liées. Les désordres de notre écosystème intérieur – une perte de diversité, disons, ou une prolifération de la “mauvaise” sorte de microbes – pourraient nous prédisposer à l’obésité ou à une vaste palette de maladies chroniques, ainsi qu’à certaines infections. On a constaté que les “transplantations fécales”, qui consistent à installer le microbiote d’une personne saine dans l’intestin d’un individu malade, traitaient efficacement certains pathogènes intestinaux. (Les chercheurs emploient le terme “microbiote” pour désigner l’ensemble des microbes d’un environnement spécifique et “microbiome” pour désigner l’ensemble de leurs génomes.) Nous savons aussi depuis plusieurs années que des souris obèses auxquelles on implante la flore intestinale de souris minces perdent du poids, et vice versa. [Ces affirmations paraissent extravagantes, et de fait] beaucoup de spécialistes du microbiome sont réservés. Mais, comme l’a souligné récemment un groupe de chercheurs dans un article sur l’écologie microbienne qui fait date, on doit désormais voir la santé humaine “comme la propriété. collective du microbiote humain” – c’est-à-dire comme une fonction de la communauté et non de l’individu. En mars 2013, je me suis rendu à Boulder pour découvrir le séquenceur d’ADN Illumina HiSeq 2000 qui avait examiné mon microbiome, et pour rencontrer les scientifiques et les programmeurs qui exploitaient les données obtenues. Le laboratoire est dirigé par Rob Knight, un biologiste de 36 ans. Au cours de mes deux journées à Boulder, j’ai partagé plusieurs repas avec lui et ses collègues, des titulaires de doctorats et des étudiants diplômés, mais je dois dire que j’ai été interloqué par leurs conversations. Je n’avais jamais autant entendu parler d’excréments en mangeant. A leur décharge, ces gens ont entrepris une réévaluation radicale du contenu du côlon humain. J’ai appris que Knight avait une petite  fille de 16 mois dont il avait analysé et séquencé la plupart des couches souillées. Knight a déclaré en cours de repas que lui-même effectuait chaque  jour ses propres prélèvements ; sa femme, Amanda Birmingham, qui nous a rejoints un soir, s’est dite soulagée de ne plus avoir à le faire qu’une fois par semaine. “Mais je garde en permanence un ou deux kits de prélèvement dans mon sac . main, a-t-elle précisé. On ne sait jamais…”

Taux plus élevé d’allergies.

De cette étude approfondie a résulté une série d’articles sur la dynamique microbienne familiale. Les données ont permis de démontrer que les communautés microbiennes des couples partageant le même toit sont similaires, ce qui semblerait souligner l’importance de l’environnement dans la formation du microbiome d’un individu. Knight a également découvert que la présence d’un chien dans la famille avait tendance à uniformiser les communautés microbiennes de la peau de tous ses membres, probablement en raison des coups de langue et des caresses. Grâce à l’échantillonnage quotidien des couches de sa fille (ainsi que de celles du bébé d’un couple d’amis), Knight a pu également décrire le processus remarquable par lequel l’intestin d’un bébé, qui, in utero, est une sorte d’ardoise vierge et stérile, va être peu à peu colonisé. Ce processus débute peu après la naissance, au moment où une communauté de microbes particulière à la petite enfance se rassemble dans les intestins. Plus tard, avec l’introduction de la nourriture solide puis le sevrage, les types de microbes se modifient peu à peu, jusqu’à ce que, vers l’âge de 3 ans, la flore microbienne intestinale du bébé ressemble à celle d’un adulte et devienne très semblable à celle de ses parents.

La plupart des microbes qui composent la flore intestinale d’un bébé sont acquis durant la naissance – un processus chaotique, très riche sur le plan microbien, qui expose le bébé toute une série de microbes maternels. En revanche, les bébés nés par césarienne, une procédure relativement aseptisée, n’acquièrent pas à la naissance les microbes vaginaux et intestinaux de leur mère. Leur première flore intestinale ressemble beaucoup plus aux colonies microbiennes présentes sur la peau de la mère (et du père), ce qui n’est pas idéal et pourrait expliquer le taux plus élevé d’allergies, d’asthme et de problèmes auto-immuns chez les bébés nés par césarienne : n’ayant pas été investi par l’assortiment optimal de microbes à la naissance, leur système immunitaire pourrait ne pas se développer correctement. Au cours d’un repas, Knight m’a confié que, inquiets de cette éventualité lorsque sa fille était née en urgence par césarienne, sa femme et lui avaient pris les choses en main : à l’aide d’un coton-tige  stérile, ils avaient enduit la peau du nouveau-né des secrétions vaginales de sa mère afin d’assurer une colonisation correcte. Un essai officiel de cette procédure est en cours à Porto Rico.

Pendant mon séjour à Boulder, j’ai eu l’occasion de m’entretenir avec Catherine A. Lozupone. Cette microbiologiste, qui venait de quitter le labo de Knight pour créer le sien à l’université du Colorado à Denver, a consacré un certain temps à examiner mon microbiome et à le comparer avec d’autres, dont le sien. Lozupone est la principale auteure d’un important article paru en 2012 dans la revue Nature (“Diversity, Stability and Resilience of the Human Gut Microbiota”) qui aborde la flore intestinale comme le ferait un écologiste, en essayant de déterminer l’état “normal” de l’écosystème puis en examinant les différents facteurs qui le perturbent au fil du temps. En quoi cette flore est-elle affectée par un régime alimentaire ? par des antibiotiques ? par des agents pathogènes ? Quel rôle jouent les traditions culturelles ? Pour l’instant, la meilleure façon d’apporter un début de réponse à ces questions consiste probablement à comparer la flore intestinale de populations vivant dans des régions très éloignées les unes des autres. Des équipes de chercheurs s’emploient donc depuis quelque temps à prélever des échantillons aux quatre coins du monde et à les expédier dans des centres de séquençage. Le projet American Gut, qui vise à séquencer la flore de dizaines de milliers d’Américains, représente à ce jour l’effort le plus ambitieux dans ce domaine ; il aidera les chercheurs à mettre au jour des patterns de corrélation entre les modes de vie, les régimes et l’état de santé de tous ces gens et la composition de leur flore intestinale.

Comme Catherine Lozupone (et tous ceux que j’ai interviewés) a tenu à le souligner, ces recherches n’en sont encore qu’à leurs débuts ; pour l’instant, les scientifiques ne peuvent même pas expliquer avec certitude à quoi devrait ressembler un microbiome “sain”. Mais plusieurs grandes tendances, souvent curieuses, sont en train d’émerger. Une grande diversité, par exemple, semble préférable, car un écosystème plus diversifié est généralement plus résilient – or la diversité de la flore des Occidentaux est notablement plus faible que celle de civilisations moins industrialisées. Le microbiote intestinal des personnes vivant en Occident est très différent de celui de nombreux autres peuples géographiquement dispersés. Ainsi, la flore intestinale des habitants des campagnes de l’Afrique occidentale ressemble plus à celle des Amérindiens du Venezuela qu’à celle d’un Européen ou d’un Américain. Non seulement ces populations rurales hébergent une plus grande diversité de microbes, mais leur distribution n’est pas non plus la même. Les intestins américains et européens contiennent des quantités relativement élevées de bactéroïdes et de firmicutes, mais peu de bactéries du genre Prevotella, prépondérantes dans l’intestin des Africains et Amérindiens ruraux.

Une diversité de bactéries. Pourquoi les microbes sont-ils différents selon les cas ? Cela  pourrait être dû au régime alimentaire, qui, chez les populations rurales, comprend une quantité considérable de céréales (que Prevotella semble apprécier), de fibres végétales, et très peu de viande. De nombreuses firmicutes aiment les amino-acides, c’est pourquoi elles prolifèrent quand le régime contient une grande quantité de protéines. Les bactéroïdes, eux, métabolisent les glucides. Quant à la plus faible diversité observée dans les intestins occidentaux, elle pourrait résulter de notre usage inconsidéré d’antibiotiques (dans les soins médicaux comme dans l’industrie alimentaire de notre régime alimentaire à base de nourriture transformée (c’est-à-dire généralement débarrassée de toutes ses bactéries, bonnes comme mauvaises), des toxines environnementales et d’une “pression microbienne” – autrement dit d’une exposition aux bactéries – généralement moindre dans la vie quotidienne. Tout cela pourrait expliquer pourquoi, alors que ces populations rurales sont généralement plus exposées aux maladies contagieuses et jouissent d’une espérance de vie plus courte que les populations occidentales, elles enregistrent aussi moins de désordres chroniques comme les allergies, l’asthme, le diabète de type 2 et les maladies cardio-vasculaires. “Ces populations rurales passent beaucoup plus de temps que nous à l’extérieur et ont beaucoup plus de contacts avec les plantes et le sol”, souligne Catherine Lozupone. “Dans certaines de ces cultures, ajoute un chercheur qui a collecté des échantillons au Malawi, les enfants sont élevés ensemble. Ils passent de main en main, de sorte qu’ils sont constamment exposés à une grande diversité de microbes.” La famille nucléaire n’est peut-être pas le meilleur chemin vers la santé du microbiome. Notre écosystème intérieur est moins bien compris que celui d’une forêt primaire ou d’une prairie, mais les principes fondamentaux de l’écologie apportent des débuts de réponses et soulèvent de multiples hypothèses intéressantes. La flore microbienne de chacun d’entre nous semble se stabiliser vers 3 ans, âge auquel la plupart des niches de l’écosystème intestinal sont occupées. Cela ne veut pas dire que cet écosystème ne changera plus par la suite ; il le pourra, mais pas de manière aussi rapide. Un changement de régime alimentaire ou une prise d’antibiotiques, par exemple, peuvent entraîner des modifications dans les proportions relatives des différentes espèces résidentes, aidant certains types de bactéries à prospérer et contribuant à en faire péricliter d’autres. De nouvelles espèces peuvent-elles être introduites dans le système ? Oui, mais sans doute uniquement quand une niche s’ouvre après une perturbation significative, comme une prise d’antibiotiques. Tout comme n’importe quel autre écosystème parvenu à maturité, notre système intestinal s’emploie à résister aux invasions extérieures. C’est de ses parents que l’on tient la plupart des microbes initiaux de sa flore intestinale, mais d’autres proviennent de l’environnement. Comme l’explique à ses étudiants de Stanford le microbiologiste Stanley Falkow, “le monde est recouvert d’une fine patine d’excréments”. Les nouveaux outils de séquençage ont confirmé son intuition. Saviez-vous que la poussière de votre intérieur pouvait receler des quantités significatives de particules fécales ? ou que, chaque fois que l’on tire la chasse d’eau, une partie du contenu de la cuvette est vaporisé dans l’air ?

Résistance aux invasions.

Certains scientifiques empruntent à l’écologie le terme de “services écosystémiques” pour désigner tout ce que la flore microbienne, dont nous sommes l’habitat ou l’organisme hôte, accomplit à notre profit, et ces services sont remarquablement variés et impressionnants. L’un d’eux est la “résistance aux invasions”. Pour empêcher les agents pathogènes de prendre pied dans notre organisme, nos microbes résidents veillent à occuper des niches potentielles et à rendre l’environnement inhospitalier aux intrus. En fonction de la plus ou moins grande robustesse de leur flore intestinale, certaines personnes sont victimes d’intoxication alimentaire alors que d’autres ayant mangé la même chose n’éprouvent pas le moindre malaise. Nos bactéries intestinales jouent également un rôle dans la fabrication de substances telles que les neurotransmetteurs, les enzymes et les vitamines et d’autres nutriments essentiels, ainsi qu’une série d’autres molécules qui interagissent avec les systèmes immunitaire et métabolique et les influencent. Certains de ces composants pourraient jouer un rôle dans la régulation de nos niveaux de stress et même dans notre tempérament : quand les microbes intestinaux de souris vives et aventureuses sont transplantés dans l’intestin de souris anxieuses et timides, celles-ci deviennent bientôt plus audacieuses. L’expression “réfléchir avec ses tripes” pourrait contenir plus de vérité qu’on ne le pensait. Les microbes intestinaux veillent à leurs propres intérêts, dont les principaux sont de trouver de la nourriture en quantité suffi santé et d’en réguler le passage dans leur environnement. Il semblerait que les bactéries contribuent elles mêmes à l’accomplissement de ces fonctions en produisant des signaux chimiques capables de réguler l’appétit, la satiété et la digestion de chaque individu.

Evolution rapide.

Une bonne partie de ce que nous savons du rôle du microbiome dans le métabolisme humain découle de l’étude de “souris gnotobiotiques” – des souris élevées dans des laboratoires comme celui de Jeffrey I. Gordon à l’université de Washington . Saint Louis, où on les rend stériles sur le plan microbien. Le laboratoire de Gordon a récemment transplanté les microbes intestinaux d’enfants du Malawi atteints de kwashiorkor – une forme sévère de malnutrition – chez ces animaux. Les chercheurs ont constat. que les souris auxquelles on avait inoculé le kwashiorkor et que l’on nourrissait selon le même régime que les enfants étaient incapables de métaboliser les nutriments. Cela semblerait indiquer qu’il n’est peut-être pas suffisant d’augmenter la dose de calories pour traiter la malnutrition. Pourquoi n’avons-nous pas fait évoluer nos propres systèmes pour qu’ils remplissent les fonctions de vie essentielles occupées par les bactéries ? Pourquoi avons-nous délégué tout ce travail à une bande de microbes ? Une théorie est que, du fait que les microbes évoluent bien plus rapidement que nous (donnant naissance dans certains cas . une nouvelle génération toutes les vingt minutes), ils sont en mesure de réagir aux modifications de l’environnement – aux menaces aussi bien qu’aux opportunités – avec une rapidité et une agilité bien plus grandes que “nous”. Extraordinairement réactives et adaptatives, les bactéries peuvent échanger entre elles des gènes et des fragments d’ADN. Cette polyvalence est particulièrement utile lorsqu’une nouvelle toxine ou une nouvelle source de nourriture apparaissent dans l’environnement. Le microbiote peut rapidement produire le gène adéquat pour la combattre efficacement – ou l’ingérer. Une étude récente a montré qu’un microbe intestinal très courant chez les Japonais avait acquis un gène d’une bactérie marine permettant aux Japonais de digérer les algues bien plus facilement que d’autres peuples. Un groupe de microbiologistes a sonné l’alarme : nous détruisons sans le savoir le microbiome humain et cette destruction a des conséquences. Des espèces microbiennes importantes pourraient déjà avoir totalement disparu sans que nous ayons eu le temps de savoir ce qu’elles étaient et ce qu’elles faisaient. Ce que nous considérons comme un espace sauvage intérieur pourrait  bien s’avérer tout autre chose, modifié depuis longtemps par des actions humaines inconsidérées.

Pour se faire une idée plus précise de ce qui a été perdu, Maria Gloria Dominguez-Bello, microbiologiste d’origine vénézuélienne de l’université de New York, s’est rendue dans des régions amazoniennes isolées afin de prélever des échantillons sur des chasseurs-cueilleurs n’ayant eu que très peu de contacts avec les Occidentaux et la médecine occidentale. “Nous voulons savoir . quoi ressemble le microbiote humain avant l’apparition des antibiotiques, de la nourriture transformée, des méthodes modernes d’accouchement, explique-t-elle. Ces échantillons sont très précieux.” Les résultats préliminaires indiquent qu’un microbiome intact – tel qu’on le trouve chez des personnes n’ayant eu aucun ou peu de contacts avec des Occidentaux – présente une biodiversité bien plus grande, dont un certain nombre d’espèces n’ayant jusqu’ici jamais été séquencées. Parmi tous les scientifiques que j’ai interrogés, rares sont ceux qui doutent que le régime occidental altère de façon préoccupante notre microbiome. Certains, comme Blaser, s’inquiètent des antimicrobiens que nous ingérons avec notre nourriture, d’autres de la stérilisation des aliments transformés. La plupart soulignent que le manque de fibres dans le régime occidental a des effets délétères sur le microbiome. Certains attirent l’attention sur les additifs présents dans la nourriture industrielle, dont, dans l’immense majorité des cas, les effets spécifiques sur le microbiome n’ont jamais été étudiés. Lorsque j’ai appris tout cela, ma première réaction a été d’essayer de faire quelque chose pour soigner la santé de mon microbiome. Mais la plupart des scientifiques que j’ai interrogés ont été réticents à prodiguer des recommandations pratiques ; il est trop tôt, me disaient-ils, nous n’en savons pas encore suffisamment. Cette hésitation traduit une prudence parfaitement compréhensible. Ces chercheurs redoutent également, et à juste titre, de favoriser l’apparition de charlatans prospérant grâce à la vente de prébiotiques (nutriments destinés à l’alimentation des microbes) et de probiotiques (variétés de microbes bénéfiques pour l’organisme humain). Jeffrey Gordon, l’un de ces scientifiques qui voient bien au-delà de l’horizon immédiat, attend avec impatience le moment où les désordres du microbiome seront traités avec des “symbiotiques” – une nouvelle génération de microbes probiotiques ciblés, administrés aux patients en même temps que les nutriments prébiotiques dont ils se nourrissent. La transplantation fécale cèdera la place à quelque chose de beaucoup plus ciblé : un assemblage purifié et cultivé d’une douzaine d’espèces microbiennes qui, avec les nouveaux aliments thérapeutiques, seront implantées dans la flore intestinale pour réparer les “lésions” – c’est-à-dire remédier à l’absence d’espèces et de fonctions importantes. Lorsque j’ai interrogé Gordon sur de possibles méthodes de gestion individuelle du microbiome, il m’a répondu qu’il avait hâte de voir le jour où “les gens pourront cultiver ce merveilleux jardin qui joue un si grand rôle dans notre santé et notre bien-être”. Mais ce jour ne viendra que lorsque les scientifiques auront procédé à de nombreuses recherches supplémentaires. Il a donc refusé tout net de me fournir le moindre tuyau diététique. “Nous devons gérer les attentes”, a-t-il conclu.

Règles d’hygiène.

Hélas, je manque de patience. J’ai donc renoncé à demander des recommandations aux scientifiques et les ai interrogés sur les changements qu’ils avaient apportés . leur propre régime alimentaire et à leur mode de vie à partir de ce qu’ils avaient appris sur le microbiome. La plupart d’entre eux avaient en effet modifié leur comportement. Ils étaient plus réticents à prendre des antibiotiques ou à en donner à leurs enfants. Certains m’ont dit avoir assoupli les règles d’hygiène à la maison, encourageant les enfants à aller jouer dehors dans la poussière ou avec des animaux. Faut-il accroître notre exposition aux bactéries ? “Il semble que l’on pourrait sans dommage ‘salir’ un peu notre « régime alimentaire”, me dit Sonnenburg. Pourtant, recommander aux gens de ne pas laver leurs produits frais n’est probablement pas très raisonnable vu la présence de résidus de pesticides. “Je considère que la question relève d’une analyse coût/bénéfice, poursuit Sonnenburg. Une exposition accrue aux microbes de l’environnement peut sans doute réduire la fréquence de nombreuses maladies occidentales, mais elle augmentera l’exposition aux agents pathogènes. Et le coût ne pourra qu’augmenter à mesure que se renforcera la prévalence de bactéries résistantes aux antibiotiques.” Par conséquent, lavez-vous les mains dans les situations où la présence de pathogènes et d’agents chimiques toxiques est probable, mais peut-être pas après avoir caressé votre chien. “En termes d’alimentation, ajoute Sonnenburg, je pense que consommer des aliments fermentés est une meilleure réponse que de ne pas laver ses légumes – à moins qu’ils ne proviennent de votre jardin.”

Contrôle absolu. Un bon jardinier sait qu’il n’est pas nécessaire de maîtriser la science du sol, qui est lui aussi un foyer de fermentation microbienne, pour savoir comment le nourrir et l’amender. Il suffit de savoir ce qu’il aime absorber – en gros, des matières organiques – et comment, d’une manière générale, aligner vos propres intérêts avec ceux des microbes et des plantes. Le jardinier apprend aussi que, lorsque des pathogènes ou des ravageurs apparaissent, les interventions chimiques “marchent”, c’est-à-dire qu’elles règlent le problème dans l’immédiat, mais au prix de la santé à long terme du sol et de tout le jardin. Vouloir avoir un contrôle absolu conduit à des formes imprévues de désordre.

C’est à ce point, me semble-t-il, que nous en sommes aujourd’hui en ce qui concerne notre microbiome – notre grouillante et quasi sauvage région int.rieure. Nous en savons peu à son sujet, mais sans doute suffisamment pour commencer à mieux nous en occuper. Nous avons une idée assez précise de ce que notre microbiome aime manger et du mal que lui font les produits chimiques. Bref, nous savons tout ce que nous avons besoin de savoir pour commencer, avec modestie, à entretenir le foisonnant jardin intérieur que chacun de nous recèle.

—Michael Pollan . Publié le 15 mai 2013

About Gaerian

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