Ressources · 2ⁿᵈᵉ · SVT (2nde)
Microbiote humain et santé
Microbiotes intestinal et cutané, nombre de bactéries et diversité propre à chacun, symbiose hôte-microbiote (digestion des fibres, vitamines, compétition entre microbes, immunité), mise en place à la naissance et évolution avec l’alimentation et les antibiotiques, dysbiose et maladies, micro-organismes opportunistes, transplantation de microbiote et précautions d’hygiène au plus juste.
À propos de cette page
Le microbiote humain : un écosystème propre à chacun
Rappel. En 4e, tu as vu que la grande majorité des micro-organismes sont inoffensifs ou utiles, et que le microbiote nous protège (« Micro-organismes et santé »). En 2nde, on mesure ce microbiote, on décrit sa diversité et on montre, par des expériences, ce qu’il apporte à la santé.
Ils vivent aux surfaces en contact avec le milieu extérieur : tube digestif, peau, bouche, voies respiratoires et génitales. On parle donc des microbiotes : intestinal, cutané, buccal, vaginal…
— Le microbiote intestinal est le plus abondant et le plus diversifié (plus d’une centaine d’espèces chez chaque personne). La densité de bactéries augmente de l’estomac, très acide, jusqu’au côlon, pauvre en dioxygène, où vivent surtout des bactéries anaérobies (qui se passent de dioxygène).
— Le microbiote cutané dépend de la zone : la peau est sèche, salée et légèrement acide (pH voisin de 5), mais certaines zones sont humides (aisselle) ou grasses, riches en sébum (visage, dos). Exemples : Staphylococcus epidermidis, Cutibacterium acnes.
Unicité et diversité : la composition du microbiote est propre à chaque individu et change au cours de sa vie ; les fonctions assurées, elles, restent assez semblables d’une personne à l’autre. La diversité se mesure d’abord par le nombre d’espèces présentes.
Observer : sur un frottis coloré observé au microscope (grossissement × 1 000), les bactéries mesurent de l’ordre du micromètre ; on reconnaît des bacilles (bâtonnets) et des coques (sphères).
Combien de bactéries ? Selon une estimation publiée en 2016 (Sender, Fuchs et Milo, PLOS Biology), le corps d’un homme de référence de 70 kg abrite environ 3,8 × 10¹³ bactéries, surtout dans le côlon, pour environ 3,0 × 10¹³ cellules humaines, dont près de 84 % sont des globules rouges. Ces bactéries ne pèsent qu’environ 0,2 kg : une bactérie est bien plus petite qu’une cellule humaine. Le chiffre longtemps répété de « dix bactéries pour une cellule » reposait sur une estimation grossière des années 1970.
Bactéries par cellule humaine. 3,8 × 10¹³ ÷ (3,0 × 10¹³) = 3,8 ÷ 3,0 ≈ 1,3 : environ 1,3 bactérie pour une cellule humaine, c’est-à-dire à peu près autant.
Part des bactéries parmi toutes les cellules du corps. Total : 3,8 × 10¹³ + 3,0 × 10¹³ = 6,8 × 10¹³ cellules ; 3,8 ÷ 6,8 ≈ 0,56, soit environ 56 % de bactéries.
Réflexe — pour comparer deux nombres écrits en notation scientifique, je divise les nombres qui précèdent les puissances de 10, puis je soustrais les exposants.
Attention — un rapport (1,3 bactérie par cellule) n’est pas une proportion (56 % des cellules) : l’un divise par les cellules humaines, l’autre par le total. Et « autant de bactéries que de cellules » ne veut pas dire « autant de masse ».
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Une symbiose : digestion, immunité et compétition entre microbes
Rappel. La fermentation est une voie du métabolisme qui produit de l’énergie sans dioxygène (« Métabolisme : autotrophie, hétérotrophie et enzymes ») : c’est celle des bactéries du côlon.
Le butyrate, produit par la fermentation des fibres, est la principale source d’énergie des cellules de la paroi du côlon ; l’ensemble des acides gras à chaîne courte peut couvrir jusqu’à environ 10 % des besoins énergétiques d’un adulte.
Pour tester un rôle du microbiote, on utilise des souris axéniques : nées par césarienne et élevées en isolateur stérile, elles n’ont aucun microbiote. On les compare à des souris conventionnelles (lot témoin), puis on peut les recoloniser avec un microbiote pour vérifier que l’effet disparaît.
| Rôle | Ce que fait le microbiote | Exemple |
|---|---|---|
| Digestion | Les bactéries du côlon fermentent les fibres que nos enzymes ne savent pas hydrolyser. | Cellulose, inuline, pectines → acides gras à chaîne courte (acétate, propionate, butyrate) + gaz (CO2, H2, CH4). |
| Vitamines | Synthèse de molécules que l’être humain ne fabrique pas. | Vitamine K, certaines vitamines du groupe B. |
| Compétition entre microbes (effet barrière) | Occupation des sites d’adhésion, consommation des nutriments, production de substances antibactériennes. | Un pathogène ingéré trouve la place déjà prise. |
| Immunité | Maturation du système immunitaire, qui apprend à tolérer les bactéries utiles et à réagir aux pathogènes. | Souris axéniques : tissus immunitaires de l’intestin peu développés, peu d’anticorps intestinaux, forte sensibilité aux infections. |
| Anti-inflammation | Certaines bactéries limitent l’inflammation de la paroi intestinale. | Faecalibacterium prausnitzii réduit l’inflammation de l’intestin chez la souris (Sokol et al., PNAS, 2008). |
Une expérience historique. En 1885, Louis Pasteur jugeait la vie d’un animal impossible sans bactéries. En 1895, à Berlin, George Nuttall et Hans Thierfelder font naître des cobayes par césarienne et les élèvent dans un appareil stérile : ils survivent plus d’une semaine sans aucune bactérie. Le microbiote n’est donc pas indispensable à la survie immédiate ; les élevages axéniques du XXe siècle ont ensuite montré tout ce qui manque à un animal privé de microbiote.
Exploiter une comparaison de souris. La couche de mucus qui protège la paroi du côlon mesure 130 µm chez des souris conventionnelles et 45 µm chez des souris axéniques (valeurs simplifiées). 130 ÷ 45 ≈ 2,9 : elle est près de trois fois plus épaisse en présence d’un microbiote. Seule la présence du microbiote différant entre les lots, on conclut que, chez la souris, le microbiote favorise la formation d’une couche de mucus protectrice.
Pourquoi parler de symbiose ? L’hôte apporte au microbiote du côlon un milieu à 37 °C et les fibres qu’il ne digère pas ; les bactéries en tirent leur énergie et rendent du butyrate, des vitamines et une protection contre les pathogènes : chacun y gagne.
Réflexe — pour exploiter une expérience sur le microbiote, je repère le lot témoin, je vérifie qu’une seule variable change (la présence du microbiote), je compare avec des valeurs chiffrées, puis je conclus « chez la souris, dans ces conditions ».
Attention — une symbiose n’est pas un parasitisme : les deux partenaires y gagnent. Et un résultat obtenu chez la souris ne se transpose pas directement à l’être humain.
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Un microbiote qui se construit dès la naissance et évolue
À la naissance, la colonisation commence et le microbiote maternel en fournit une grande partie : par voie basse, le nouveau-né reçoit surtout des bactéries vaginales (lactobacilles) et intestinales de sa mère ; par césarienne, plutôt des bactéries de la peau et de l’environnement (staphylocoques). C’est le début de la symbiose hôte-microbiote.
L’allaitement apporte des bactéries et des sucres du lait que le nourrisson ne digère pas, mais qui nourrissent certaines bactéries, notamment les bifidobactéries. Puis la diversification alimentaire enrichit le microbiote, qui se rapproche de celui d’un adulte vers 2 ou 3 ans.
Ensuite, il évolue selon l’âge, l’environnement et surtout :
— l’alimentation : une alimentation riche en fibres (légumes, fruits, légumineuses, céréales complètes) nourrit les bactéries qui les fermentent : la diversité et la production de butyrate augmentent ; une alimentation pauvre en fibres, riche en sucres et en graisses, s’accompagne d’une baisse de diversité. On recommande environ 30 g de fibres par jour pour un adulte ; en France, les apports moyens sont nettement inférieurs ;
— les antibiotiques : un antibiotique cible des structures propres aux bactéries (paroi, ribosomes bactériens) ; il est sans effet sur les virus. Un antibiotique à large spectre tue aussi de nombreuses bactéries du microbiote : la diversité chute, puis se reconstitue en quelques semaines à quelques mois, parfois incomplètement.
Antibiotiques et résistance. Chaque traitement exerce une pression de sélection : il élimine les bactéries sensibles et laisse survivre et se multiplier celles qui résistent déjà : c’est une sélection naturelle (« Évolution : les forces évolutives d’une population »). Ce sont les bactéries qui deviennent résistantes, pas le patient, et elles peuvent passer à d’autres personnes. D’où le bon usage : un antibiotique seulement sur prescription, contre une infection bactérienne, à la dose et pendant la durée prescrites, jamais en automédication. Plus d’un million de décès par an dans le monde sont directement attribués à des bactéries résistantes (estimation pour 2019).
Une découverte française. En 1899, à l’Institut Pasteur, le pédiatre Henry Tissier isole dans les selles de nourrissons allaités une bactérie en forme de Y, qu’il nomme bifidus : c’est la première bifidobactérie connue.
Mesurer l’effet d’un antibiotique. Dans les selles d’un patient, le nombre d’espèces bactériennes passe de 150 avant un traitement à 117 à la fin (valeurs choisies). Baisse relative : (150 − 117) ÷ 150 = 33 ÷ 150 = 0,22, soit − 22 %. On divise l’écart par la valeur de départ.
Expliquer une différence. Un nourrisson nourri au sein a plus de bifidobactéries qu’un nourrisson nourri au biberon de lait ordinaire : les sucres du lait maternel, non digérés par l’enfant, arrivent dans l’intestin et nourrissent ces bactéries, qui se multiplient.
Réflexe — devant une différence de microbiote, je cherche le facteur en cause : mode de naissance, allaitement, alimentation (fibres), antibiotique, âge.
Attention — un antibiotique ne tue pas seulement la bactérie visée ; il ne soigne ni un rhume ni une grippe, maladies dues à des virus. Et une variation relative se calcule en divisant l’écart par la valeur de départ, jamais par la valeur finale.
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Microbiote et santé : dysbiose, opportunistes et pistes de traitement
Les travaux sur le microbiote établissent des corrélations entre certaines compositions du microbiote et des pathologies : maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (maladie de Crohn), obésité, diabète de type 2, certaines allergies, infections intestinales récidivantes. Une corrélation ne dit pas qui cause quoi : la dysbiose peut être une cause, une conséquence, ou les deux peuvent dépendre d’un troisième facteur. Pour tester une cause, il faut une expérience qui ne fait varier qu’un facteur (transfert de microbiote à des souris axéniques, essai où les patients sont tirés au sort).
Certains micro-organismes normalement bénins du microbiote peuvent devenir pathogènes, surtout quand le système immunitaire est affaibli ou quand les autres microbes ne les freinent plus : on les dit opportunistes. La levure Candida albicans, présente sans dommage dans la bouche et l’intestin, provoque des candidoses buccales chez les personnes dont l’immunité est très affaiblie (par exemple par le VIH). Clostridioides difficile, présente en petit nombre chez certaines personnes, prolifère après un antibiotique et produit des toxines responsables de diarrhées sévères ; ses formes de résistance, les spores, ne sont pas détruites par la plupart des antibiotiques.
La modulation du microbiote ouvre des pistes de traitement dans certains cas : la transplantation de microbiote fécal (introduire dans l’intestin d’un patient le microbiote des selles d’un donneur sain, rigoureusement dépisté) est utilisée contre les infections récidivantes à C. difficile ; d’autres usages sont encore à l’essai.
Une expérience historique. Au début des années 1980, à Perth (Australie), Robin Warren et Barry Marshall observent une bactérie, Helicobacter pylori, dans l’estomac de malades atteints de gastrite et d’ulcère ; on attribuait alors l’ulcère au stress et à l’acidité. En 1984, après avoir vérifié qu’il n’en portait pas, Marshall boit une culture de cette bactérie : en une dizaine de jours, il développe une gastrite où l’on retrouve la bactérie, puis il guérit sous antibiotiques. Les deux chercheurs ont reçu le prix Nobel de médecine en 2005.
Corrélation ou causalité ? « Les patients atteints de maladie de Crohn ont un microbiote moins diversifié. » C’est une observation : la dysbiose peut favoriser l’inflammation, l’inflammation peut appauvrir le microbiote, ou les traitements peuvent modifier les deux. On écrit donc : la maladie de Crohn est associée à une dysbiose, sans affirmer de cause.
Ce que prouve l’expérience de Marshall. Avant : pas de bactérie dans son estomac ; après l’ingestion : bactérie et gastrite ; après l’antibiotique : guérison. Un seul facteur a changé, la bactérie : elle cause la gastrite. Mais un seul sujet ne suffit pas : d’autres études, sur de nombreux patients, ont confirmé le résultat.
Réflexe — face à une information sur le microbiote, je me demande : observation ou expérience ? Chez la souris ou chez l’être humain ? Combien de sujets, avec quel groupe témoin, tirés au sort ou non ?
Attention — corrélation n’est pas causalité. Et « bénin » ne veut pas dire « inoffensif en toutes circonstances » : un micro-organisme du microbiote peut devenir pathogène si l’hôte ou le microbiote s’affaiblit.
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Des précautions d’hygiène au plus juste
— Le lavage à l’eau et au savon (de 40 à 60 secondes selon l’OMS) décolle les salissures et entraîne les bactéries de passage par l’action mécanique de la friction et du rinçage. Il s’impose quand les mains sont visiblement sales.
— La friction avec une solution hydroalcoolique (de 20 à 30 secondes) tue rapidement la plupart des bactéries de passage, sans eau ; elle ne convient qu’à des mains visiblement propres, et l’alcool ne détruit pas les spores de C. difficile : contre elles, seul le lavage au savon les retire des mains.
Les bactéries résidentes, restées dans les sillons de la peau, recolonisent la surface en quelques heures : la peau d’une personne vivante n’est jamais stérile.
Au plus juste : se laver les mains aux moments où le risque de transmission existe (avant de cuisiner et de manger, après les toilettes, après s’être mouché, en rentrant chez soi, près d’un malade), plus souvent à l’hôpital ou pendant une épidémie ; mais frotter tous les jours une peau saine avec des antiseptiques déséquilibre le microbiote cutané, qui protège la peau, et l’irrite.
Trop propre ? Une exposition variée aux micro-organismes pendant l’enfance (contact avec des animaux, vie à la campagne, fratrie nombreuse) est associée à moins d’allergies. L’idée qu’elle protège, dite « hypothèse hygiéniste », est encore discutée : c’est une corrélation, pas une loi établie.
Un exemple de décision publique. En septembre 2016, l’agence américaine du médicament (FDA) a interdit dans les savons « antibactériens » grand public 19 substances, dont le triclosan : leurs fabricants n’avaient montré ni qu’ils étaient plus efficaces qu’un savon ordinaire, ni qu’ils étaient sans risque en usage quotidien. Les solutions hydroalcooliques et les produits des hôpitaux n’étaient pas concernés.
Un lavage trop rapide. Léa passe ses mains 10 secondes sous l’eau avec du savon, sans frotter. C’est quatre fois moins que les 40 secondes minimales conseillées, et sans la friction qui décolle les salissures et entraîne les bactéries de passage : son lavage en laisse une bonne partie.
Choisir le bon geste. En sortant du jardin, mains couvertes de terre : savon (mains visiblement sales). Dans un train sans point d’eau, après s’être mouché, mains propres en apparence : solution hydroalcoolique.
Réflexe — avant de choisir un geste d’hygiène, je me demande : les mains sont-elles visiblement sales ? Y a-t-il un risque de transmission ici et maintenant ? Le geste détruit-il aussi un microbiote utile ?
Attention — plus d’antiseptique ne veut pas dire plus de santé ; et une solution hydroalcoolique ne remplace pas le savon sur des mains sales ni contre les spores.
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Pour aller plus loin
Ces notions touchent au chapitre, mais elles sont traitées dans d’autres chapitres.
- Les agents pathogènes (virus, bactéries, parasites), leurs modes de transmission, le paludisme et la prévention : chapitre « Agents pathogènes : maladies vectorielles et prévention ».
- L’origine génétique de la résistance aux antibiotiques (mutations, transferts de gènes entre bactéries) et la lecture d’un antibiogramme : en 1re spécialité, chapitre « Antibiorésistance : variation génétique bactérienne ».
- Le fonctionnement du système immunitaire : en 1re spécialité, la réaction inflammatoire dans « Immunité innée : barrières et réaction inflammatoire », les lymphocytes et les anticorps dans « Immunité adaptative : lymphocytes B et T ».
- Prébiotiques et probiotiques (fibres qui nourrissent certaines bactéries, micro-organismes vivants ingérés) : le programme de 2nde précise que leur connaissance n’est pas attendue.
- Le microbiote humain est l’ensemble des micro-organismes (surtout des bactéries) qui vivent sur et dans le corps : environ 3,8 × 10¹³ bactéries pour 3,0 × 10¹³ cellules humaines, surtout dans le côlon. Sa composition est propre à chacun ; sa diversité se mesure par le nombre d’espèces.
- Hôte et microbiote vivent en symbiose : le microbiote fermente les fibres (butyrate, énergie des cellules du côlon), fabrique des vitamines, empêche l’installation des pathogènes par compétition (effet barrière) et fait mûrir le système immunitaire ; certaines bactéries sont anti-inflammatoires. Les souris axéniques permettent de le montrer.
- Le microbiote se met en place dès la naissance (microbiote maternel, voie basse ou césarienne, allaitement), ressemble à celui d’un adulte vers 2 ou 3 ans, puis évolue avec l’alimentation (fibres) et les antibiotiques, qui le perturbent et sélectionnent des bactéries résistantes.
- Composition et diversité du microbiote sont des indicateurs de santé : une dysbiose est associée à des maladies (corrélation, pas forcément cause). Des micro-organismes bénins peuvent devenir pathogènes si l’immunité s’affaiblit ; la transplantation de microbiote fécal soigne les infections récidivantes à C. difficile.
- Hygiène au plus juste : savon quand les mains sont sales, solution hydroalcoolique sur mains propres, aux moments où le risque existe ; les antiseptiques répétés sur une peau saine déséquilibrent le microbiote cutané.
Questions fréquentes
Qu’est-ce que le microbiote humain ?
C’est l’ensemble des micro-organismes, surtout des bactéries, qui vivent durablement sur et dans le corps : intestin, peau, bouche, voies respiratoires et génitales. Un adulte abrite environ 3,8 × 10¹³ bactéries, à peu près autant que de cellules humaines, pour une masse d’environ 0,2 kg. Sa composition est propre à chacun.
Pourquoi dit-on que nous vivons en symbiose avec notre microbiote ?
Parce que chacun y gagne : l’hôte offre un milieu stable et des nutriments ; le microbiote fermente les fibres que nous ne digérons pas (le butyrate nourrit les cellules du côlon), fabrique des vitamines, empêche les pathogènes de s’installer par compétition et fait mûrir le système immunitaire.
Comment le microbiote se met-il en place et évolue-t-il ?
Il se met en place à la naissance, à partir du microbiote maternel (bactéries vaginales par voie basse, bactéries de la peau et de l’environnement par césarienne), puis l’allaitement et la diversification alimentaire l’enrichissent. Il évolue ensuite avec l’alimentation, riche ou pauvre en fibres, et les antibiotiques, qui le perturbent.
Qu’est-ce qu’une dysbiose et quel lien avec les maladies ?
Une dysbiose est un déséquilibre du microbiote : perte de diversité ou prolifération de certaines espèces. Elle est associée à la maladie de Crohn, à l’obésité ou à des infections intestinales récidivantes, mais une corrélation ne prouve pas la cause. Certains micro-organismes bénins deviennent pathogènes si l’immunité s’affaiblit.
Faut-il se laver les mains le plus souvent possible ?
Il faut se laver les mains aux bons moments : avant de cuisiner et de manger, après les toilettes, après s’être mouché, près d’un malade. Le savon s’impose sur des mains sales, la solution hydroalcoolique convient à des mains propres. Des antiseptiques répétés sur une peau saine déséquilibrent son microbiote protecteur.
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