Microbiote intestinal : composition, acides gras à chaîne courte et résistance à la colonisation

Microbiologie & immunologie · Bachelor 3

Phyla dominants, fermentation des fibres, SCFA et rôle de barrière du microbiote intestinal humain.

Introduction

Le côlon humain héberge de l'ordre de 10^13 à 10^14 micro-organismes, dominés par deux phyla bactériens, les Bacillota (anciennement Firmicutes) et les Bacteroidota, auxquels s'ajoutent Actinomycetota (dont Bifidobacterium), Pseudomonadota et Verrucomicrobiota (Akkermansia). La composition est individuelle, façonnée par le mode d'accouchement, l'alimentation, l'âge et les traitements antibiotiques.

Le microbiote fermente les fibres non digestibles en acides gras à chaîne courte (SCFA : acétate, propionate, butyrate), qui nourrissent les colonocytes, régulent l'inflammation via les récepteurs GPR41/43 et renforcent la barrière épithéliale. Il transforme aussi les acides biliaires primaires en acides secondaires et exerce une résistance à la colonisation contre les pathogènes par compétition nutritive et production de bactériocines.

Ces notions sont étudiées par séquençage de l'ARNr 16S et métagénomique, outils centraux des laboratoires de recherche de l'UNIL, de l'UNIGE et de l'EPFL.

Objectifs d'apprentissage

Nommer les phyla dominants du microbiote intestinal et leurs ordres de grandeur
Expliquer la production et les fonctions des SCFA
Décrire la transformation microbienne des acides biliaires
Expliquer la résistance à la colonisation
Distinguer séquençage 16S et métagénomique shotgun

Concepts clés

Phyla dominants: Bacillota et Bacteroidota représentent plus de 90 % des bactéries fécales ; les proportions varient fortement entre individus.
SCFA: Produits terminaux de la fermentation des fibres : le butyrate est la source d'énergie principale des colonocytes.
Résistance à la colonisation: Le microbiote commensal empêche l'implantation de pathogènes par compétition pour les nutriments, les niches et par production d'inhibiteurs.
Entérotype: Concept de grappes de communautés (Bacteroides, Prevotella, Ruminococcus) débattu comme gradient plutôt que catégories strictes.

Conclusion

Le microbiote intestinal est un organe métabolique et protecteur dont la composition détermine des fonctions précises, au premier rang desquelles les SCFA et la résistance à la colonisation.

Les outils de séquençage permettent de relier la composition aux fonctions et de concevoir des interventions ciblées.

Cartes

Quels phyla dominent le microbiote intestinal adulte ?: Bacillota (Firmicutes) et Bacteroidota (Bacteroidetes).
Quels sont les trois principaux SCFA ?: L'acétate, le propionate et le butyrate.
Quel SCFA nourrit les colonocytes ?: Le butyrate, oxydé par les colonocytes comme source d'énergie.
Quels récepteurs détectent les SCFA ?: Les récepteurs couplés aux protéines G GPR41 (FFAR3), GPR43 (FFAR2) et GPR109A.
Qu'est-ce que la résistance à la colonisation ?: Protection contre l'implantation de pathogènes exercée par le microbiote commensal.
Quelle méthode cible l'ARNr 16S ?: Le séquençage amplicon du gène 16S, permettant l'identification taxonomique au niveau genre.
Quelle différence entre 16S et métagénomique shotgun ?: Le shotgun séquence tout l'ADN, donnant résolution espèce/souche et potentiel fonctionnel ; le 16S est ciblé et moins coûteux.
Quelle bactérie est associée à la couche de mucus ?: Akkermansia muciniphila, dégradeur de mucine du phylum Verrucomicrobiota.
Comment le microbiote modifie-t-il les acides biliaires ?: Par déconjugaison (BSH) et 7α-déshydroxylation, formant les acides désoxycholique et lithocholique.

Glossaire

Microbiome: Ensemble des génomes du microbiote ; par extension, la communauté et son environnement.
Fibres fermentescibles: Polysaccharides non digérés par l'hôte, substrats du microbiote colique.
Prébiotique: Substrat sélectivement utilisé par les micro-organismes de l'hôte conférant un bénéfice.
Probiotique: Micro-organisme vivant qui, en quantité adéquate, confère un bénéfice de santé.
Alpha-diversité: Diversité à l'intérieur d'un échantillon (richesse, indice de Shannon).
Bêta-diversité: Différence de composition entre échantillons, mesurée par exemple par Bray-Curtis.