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

Cinq problèmes à partir de documents : des tubes d’inuline pour savoir qui digère les fibres, le microbiote de nouveau-nés nés par voie basse ou par césarienne, des souris axéniques face à une salmonelle, un essai de transplantation de microbiote contre C. difficile et des souris qui reçoivent le microbiote d’une souris obèse.

5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : sa source, sa date, si les données sont réelles ou simplifiées, et les unités (%, mmol/L, µg/g, nombre d’espèces).
J’identifie le protocole : observation ou expérience ? Quel est le lot témoin, quelle est la seule variable, y a-t-il un tirage au sort ?
Je calcule dans l’ordre des questions : écart, rapport, pourcentage, variation relative (écart ÷ valeur de départ).
J’explique avec le cours : fermentation des fibres, effet barrière, maturation du système immunitaire, microbiote maternel, sélection par les antibiotiques.
Je conclus prudemment : « associé à » pour une observation, « cause » pour une expérience, « chez la souris » si c’est le cas.

Problème 1 · Qui digère les fibres ?★★★Facile

Document 1 — Une fibre courante. L’inuline est une fibre présente dans la chicorée, l’oignon ou le poireau.

Document 2 — Une expérience (données simplifiées). On incube trois tubes 48 h à 37 °C, sans dioxygène, dans un milieu nutritif, puis on mesure la concentration en acides gras à chaîne courte (AGCC) et on note la production de gaz.

Tube	Contenu	AGCC (mmol/L)	Gaz
1	inuline + bactéries issues de selles humaines	42	abondant
2	inuline + enzymes de l’intestin grêle humain, sans bactéries	0,3	aucun
3	bactéries issues de selles humaines, sans inuline	5,8	faible

1. Le tube 2, sans bactéries, est un : il teste l’action des seules enzymes humaines sur l’inuline.
Un témoin : avec 0,3 mmol/L et aucun gaz, il montre que nos enzymes ne transforment pas l’inuline. Le tube 3, sans inuline, est l’autre témoin.
2. La part des AGCC du tube 1 attribuable à l’inuline vaut mmol/L.
Le tube 3 montre ce que produisent les bactéries sans inuline : 42 − 5,8 = 36,2 mmol/L.
3. Cette part représente % des AGCC du tube 1 (à l’unité).
36,2 ÷ 42 ≈ 0,862, soit 86 % : l’essentiel.
4. Le tube 1 contient fois plus d’AGCC que le tube 3 (au dixième).
42 ÷ 5,8 ≈ 7,2.
5. Les AGCC et le gaz n’apparaissent en quantité que si bactéries et inuline sont réunies : ils proviennent de la de l’inuline par les bactéries.
La fermentation de l’inuline, une voie du métabolisme sans dioxygène.
6. Non hydrolysée par nos enzymes, l’inuline traverse l’intestin grêle et arrive intacte dans le , où vivent ces bactéries.
Le côlon : c’est là que le microbiote fermente les fibres.

Problème 2 · Naître par voie basse ou par césarienne★★★Moyen

Document 1 — Deux microbiotes maternels. Les lactobacilles dominent le microbiote vaginal ; les staphylocoques sont fréquents sur la peau.

Document 2 — Le microbiote intestinal de nouveau-nés selon leur mode de naissance (données simplifiées).

	Lactobacilles (% des bactéries)	Staphylocoques (% des bactéries)	Nombre d’espèces détectées
Voie basse, 3ᵉ jour	38	4,5	—
Césarienne, 3ᵉ jour	7	29	—
Voie basse, 2 ans	1,8	0,9	124
Césarienne, 2 ans	2,3	1,2	111

1. Au 3ᵉ jour, les lactobacilles sont fois plus fréquents après une naissance par voie basse qu’après une césarienne (au dixième).
38 ÷ 7 ≈ 5,4.
2. Au 3ᵉ jour, la part des staphylocoques est plus élevée de points de pourcentage après une césarienne.
29 − 4,5 = 24,5 points : ici on compare deux pourcentages par une différence.
3. Après une césarienne, les premières bactéries viennent surtout de la de la mère, de celle du personnel et de l’environnement.
La peau, riche en staphylocoques (document 1) : le mode de naissance décide des premières bactéries.
4. À 2 ans, l’écart du nombre d’espèces entre les deux groupes n’est plus que de espèces.
124 − 111 = 13 espèces, et les deux genres sont devenus minoritaires dans les deux groupes : l’écart initial a presque disparu, sous l’effet de l’allaitement et de l’alimentation.
5. Pour affirmer qu’un enfant né par césarienne gardera « toute sa vie » un microbiote différent, il faudrait suivre les mêmes enfants pendant des .
Des années : les données s’arrêtent à 2 ans ; l’affirmation extrapole bien au-delà.

Problème 3 · Microbiote et défenses de l’organisme chez la souris★★★Moyen

Document 1 — Deux repères. Les plaques de Peyer sont des amas de cellules immunitaires de la paroi de l’intestin grêle ; les IgA sont des anticorps sécrétés dans l’intestin.

Document 2 — Trois lots de souris de même âge, nourries de la même façon, infectées par voie orale avec une même dose de Salmonella, bactérie pathogène (données simplifiées).

Lot	Plaques de Peyer (nombre moyen)	IgA intestinales (µg par g de contenu)	Survie 12 jours après l’infection (%)
1. Souris conventionnelles	8	118	72
2. Souris axéniques	3	13	10
3. Souris axéniques colonisées trois semaines plus tôt par le microbiote de souris conventionnelles	7	96	65

1. Le lot témoin est le lot n° .
Le lot 1, aux souris conventionnelles ; les lots 1 et 2 ne diffèrent que par la présence du microbiote.
2. Les souris conventionnelles ont environ fois plus d’IgA intestinales que les axéniques (au dixième).
118 ÷ 13 ≈ 9,1 : sans microbiote, le système immunitaire de l’intestin est peu développé.
3. La survie du lot 1 dépasse celle du lot 2 de points de pourcentage.
72 − 10 = 62 points.
4. Le lot 3 retrouve presque les valeurs du lot 1 : l’effet vient bien de l’apport du .
Du microbiote : cela écarte un défaut propre à l’élevage stérile, et montre que l’effet est réversible.
5. Second mécanisme de protection, tiré du cours : la compétition entre microbes, ou effet .
L’effet barrière : les bactéries du microbiote occupent la place et consomment les nutriments. Le tableau ne permet pas de séparer la part de chaque mécanisme.
6. Limite pour conclure chez l’être humain : l’étude porte sur un autre , la souris.
Un autre animal, dont le microbiote et le système immunitaire diffèrent des nôtres ; et l’absence totale de microbiote n’existe pas chez l’être humain.

Problème 4 · Antibiotique, Clostridioides difficile et transplantation de microbiote★★★Difficile

Document 1 — Nombre d’espèces bactériennes dans les selles d’un patient traité par un antibiotique à large spectre (données simplifiées) : 163 avant le traitement, 58 à la fin (dixième jour), 97 un mois après le début du traitement.

Document 2 — Une bactérie opportuniste. Clostridioides difficile produit des toxines responsables de diarrhées sévères. Elle est présente en petit nombre dans l’intestin de certaines personnes en bonne santé, sans provoquer de maladie. Ses formes de résistance ne sont pas détruites par la plupart des antibiotiques.

Document 3 — Un essai publié en 2013 (van Nood et al., New England Journal of Medicine). Des patients atteints d’infections récidivantes à C. difficile sont tirés au sort. 16 reçoivent un antibiotique actif contre C. difficile (la vancomycine) pendant 4 jours, puis un lavage de l’intestin et une infusion de selles d’un donneur sain : après cette seule infusion, 13 guérissent sans rechute dans les 10 semaines. 13 reçoivent la vancomycine seule pendant 14 jours : 4 guérissent sans rechute. Un troisième groupe de l’essai, non présenté ici, recevait la vancomycine puis le lavage de l’intestin.

1. À la fin du traitement, le patient a perdu % de ses espèces (au dixième).
(163 − 58) ÷ 163 = 105 ÷ 163 ≈ 0,644, soit 64,4 %.
2. Un mois après, il lui manque encore espèces.
163 − 97 = 66 espèces : la reconstitution est lente et incomplète.
3. C. difficile survit à l’antibiotique sous forme de .
De spores ; privée des bactéries concurrentes, elle prolifère ensuite et produit ses toxines : l’infection vient ici de la perte de l’effet barrière plus que d’une contamination nouvelle.
4. Pourcentage de guérison avec la transplantation : % (au dixième).
13 ÷ 16 = 0,8125, soit 81,3 %.
5. Pourcentage de guérison avec la vancomycine seule : % (au dixième).
4 ÷ 13 ≈ 0,308, soit 30,8 % : la transplantation multiplie la part de guérisons durables par plus de 2,5.
6. Les patients ont été répartis par tirage au , pour que les deux groupes soient comparables.
Par tirage au sort : seul le traitement diffère entre les groupes.
7. Les donneurs sont rigoureusement dépistés pour ne pas transmettre d’agents ou de bactéries résistantes.
D’agents pathogènes (bactéries, virus, parasites) à un patient déjà fragile.

Problème 5 · Microbiote intestinal et masse grasse★★★Difficile

Document 1 — Une expérience chez la souris (données simplifiées). Des souris axéniques de même âge reçoivent le microbiote intestinal soit d’une souris mince (lot M), soit d’une souris obèse (lot O). Les deux lots reçoivent ensuite la même alimentation, à volonté, pendant deux semaines.

Lot	Nourriture consommée (g par jour)	Masse grasse au début (g)	Masse grasse à la fin (g)	Énergie restant dans les excréments (kJ par g de matière sèche)
M	3,3	2,6	3,2	12,6
O	3,4	2,5	3,7	11,1

Document 2 — Une observation chez l’être humain. Des études montrent que les personnes obèses ont, en moyenne, un microbiote intestinal moins diversifié que les personnes de corpulence moyenne.

1. Augmentation relative de la masse grasse du lot M : + % (au dixième).
(3,2 − 2,6) ÷ 2,6 = 0,6 ÷ 2,6 ≈ 0,231, soit + 23,1 %.
2. Augmentation relative de la masse grasse du lot O : + %.
(3,7 − 2,5) ÷ 2,5 = 1,2 ÷ 2,5 = 0,48, soit + 48 % : environ deux fois plus que le lot M.
3. Le lot O mange seulement % de plus que le lot M (à l’unité).
(3,4 − 3,3) ÷ 3,3 = 0,1 ÷ 3,3 ≈ 0,03, soit 3 % : trop peu pour expliquer un gain deux fois plus fort.
4. Les excréments du lot O contiennent kJ de moins par gramme de matière sèche.
12,6 − 11,1 = 1,5 kJ/g : le microbiote du lot O extrait davantage d’énergie des aliments, stockée en graisse.
5. Le document 2 est une observation : il établit seulement une entre obésité et diversité du microbiote.
Une corrélation : le microbiote pourrait favoriser l’obésité, l’obésité ou le régime modifier le microbiote, ou un troisième facteur agir sur les deux. Le document 1, où un seul facteur change, permet de conclure… chez la souris.
6. Un facteur de prise de masse grasse que cette expérience ne prend pas en compte chez l’humain : l’activité .
L’activité physique ; on peut aussi citer la quantité et la composition de l’alimentation, le sommeil ou les facteurs génétiques.

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