1 1 1

Les bactries de lintestin peuvent-elles influer sur notre comportement ?

Laurent Naudon , Charg de recherche CNRS

INRA, Institut Micalis 78350 Jouy-en-Josas

www.micalis.fr laurent.naudon@jouy.inra.fr

ASSOCIATION DES CAFES SCIENTIFIQUES DU PAYS VIZILLOIS 19-03-2015

http://www.micalis.fr/mailto:laurent.naudon@jouy.inra.fr

Equipe : AMIPEM Alimentation, Microbiote Intestinal,

Pathologies Encphaliques et Mtaboliques

Institut Micalis Microbiologie de lAlimentation au service de la Sant

Limplication du microbiote intestinal dans les pathologies mtaboliques et

les maladies neuropsychiatriques

Limplication du microbiote intestinal dans les pathologies mtaboliques et

les maladies neuropsychiatriques

Jusquau dbut des annes 2000 lexistence dune influence des bactries de lintestin

sur le fonctionnement du cerveau ntait pas vraiment envisage.

4 4 4

PubMed : Articles microb* / intestin / cerveau PubMed : Articles microb* / intestin / cerveau

0

20

40

60

80

100

120

140

160

2000 2001

2002 2003

2004 2005

2006 2007

2008 2009

2010 2011

2012 2013

2014

No

mb

re p

ar

an

Microbiote intestinal et cerveau : un domaine de recherche en plein dveloppement

Les micro-organismes sont prsents partout dans l'environnement : dans l'air, dans le sol et

dans l'eau, mais aussi dans les aliments et sur les tres vivants.

Menace

Symbiose : Association intime, durable et bnfice mutuel entre deux organismes

appartenant des espces diffrentes

- profitent dun environnement stable

- temprature - oxygne - pH - nutriments

Les bactries :

Dveloppement de la muqueuse

intestinale Maturation et fonctionnement

du systme

immunitaire

Protection contre les

pathognes

Rgulation du mtabolisme nergtique

Mtabolisme du bol alimentaire et des scrtions

intestinales

Biosynthse de

vitamines Mtabolisme des

xnobiotiques

Maturation et fonctionnement

du cerveau

Microbiote intestinal

Effets positifs du microbiote intestinal sur son hte humain

Ensemble des microorganismes :

bactries, levure & champignons qui partagent lespace corporelle de lhte.

Petit point de vocabulaire

Flore microbienne Microbiote =

Joshua Lederberg (1925-2008) gnticien et microbiologiste amricain

Jusqualors cette communaut cologique avait t nglige en tant que

dterminant de la sant et de la maladie

Reprsentation des espces bactriennes qui prdominent diffrents points

du corps humain

Chaque site corporel correspond une niche cologique spcialise et caractrise par ses propres ensembles microbiens

Le microbiote de lorganisme humain Le microbiote de lorganisme humain

Bouche

Peau

Intestin

sophage

Estomac

Vagin

Le microbiote intestinal -Le plus tudi - Forte diversit taxonomique, gntiques et fonctionnelle

Duodnum :

10 000 100 000 bactries/g

Clon:

10 milliards 100 milliards

de bactries/g

Estomac :

100 1000 bactries/g

Le microbiote intestinal : une population microbienne considrable

Ilon :

100 000 to 100 millions bactries/g

Cent mille milliards de bactries dans lintestin (1014)

Le poids du microbiote intestinal

peut atteindre jusqu'

95% de nos bactries sont dans

le tube digestif

La surface du tube digestif est grande comme

2 courts de tennis

Les bactries sont

10 50 fois plus petites que

les cellules humaines

Le rapport bactries / cellules humaines est de

Les gnes bactriens reprsentent

150 fois le nombre de gnes prsent dans le gnome humain

La colonisation microbienne du tube digestif commence dans les heures qui suivent la naissance.

Quand et comment apparat le microbiote intestinal ?

En cas de csarienne microbiote de la peau

Les premiers colonisateurs sont issus des microbiotes fcal et vaginal de la mre.

Le microbiote se complexifie et se stabilise pour atteindre une composition proche de celle de ladulte vers lge de 3 ans.

Avant la naissance, le ftus est strile.

Avant la naissance

Bb Enfant Adulte Personne ge

Traitement antibiotique

Malnutrition

Obse

> 100 ans

lait maternel

lait maternis

nourriture solide

Variation du microbiote en fonction de lge

Lozupone et coll., Nature 2012

Analyse du microbiote fcal de 531 personnes en bonne sant

Les habitants des USA diffrent de ceux du Malawi (Afrique australe) et de la rgion amazonienne du Vnzuela.

Variation du microbiote en fonction de lenvironnement

Variation du microbiote en fonction des individus

Lozupone et coll., 2012. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature 489:220-30.

Proportions des principaux phyla prsents dans lintestin

de 4 adultes nord-amricains (USA)

B C

Diversit despces dans le phylum des Firmicutes

chez les individus

&

Dysbiose

Perturbation de lquilibre de lcosystme microbien

MICI : Maladies inflammatoires chroniques

de l'intestin % de bactrie dans lintestin

Diminution de la diversit

Variation du microbiote en fonction de ltat de sant

Question: la dysbiose est-elle la cause

ou la consquence de la maladie ?

Syndrome neuropsychiatrique qui se manifeste par :

Lencphalopathie hpatique

Mais aussi - de l'anxit et des troubles de l'humeur

- des troubles de la cognition

1er stade Diminution de

lattention

2me stade Lthargie et

faible tat de confusion

3me stade Somnolence et

fort tat de confusion 4me stade

Coma

Lencphalopathie hpatique

l'encphalopathie hpatique est cause par un dysfonctionnement du foie (Cirrhose hpatique)

Mais toutes les cirrhose ne saccompagne pas dencphalopathie hpatique

Sujet Sain Cirrhose sans

Encph. hpatique

Composition du microbiote

intestinal

Composition du microbiote

intestinal

Cirrhose avec Encph. hpatique

Lencphalopathie hpatique

La modification de la composition

du microbiote intestinal par les

antibiotiques, probiotiques et prbiotiques

amlioration des performances cognitives.

Traitements classiquement prescrits et efficaces

Laccumulation crbrale

dammoniaque (NH3)

dorigine digestive

semble jouer

un rle important

Laccumulation crbrale

dammoniaque (NH3)

dorigine digestive

semble jouer

un rle important

Barrire hmato-encphalique

NH3

Circulation gnrale

NH3

Production par le microbiote

Dfaillance du foie

NH3

NH3

Absorption par les astrocytes

dme crbral

Dysfonctionnement neuronal

Cette influence sexerce-t-elle dans un organisme sain ? Joue-t-elle un rle dans dautres maladies du cerveau ?

Par quels mcanismes les bactries intestinales Peuvent-elles agir distance sur le cerveau?

Stratgies utilises pour tudier le rle de l'axe microbiote-intestin-cerveau Modles chez le Rongeur

Etudes de

transplantation fcale

Etudes avec

antibiotiques

Cryan et Dinan, Nature Reviews 2012

Axe microbiote-intestin-cerveau

Etudes avec probiotiques

Etudes avec

des animaux axniques

Etudes dinfection

Etudes dinfection bactrienne

Linfection a-t-elle un effet sur la mmoire ? Linfection a-t-elle un effet sur la mmoire ?

legionella pneumophila responsable de la lgionellose

Test dit de la piscine de Morris

Gibertini et coll., 1995

Plateforme Non-visible

1er jour

Souris infecte Souris infecte

Souris tmoin Souris tmoin

3 jours dapprentissage

Etudes dinfection bactrienne

Une infection bactrienne peut entrainer une diminution de la mmoire

Infection Globules Blanc Cytokines pro-inflammatoires Inflammation

Que sont les antibiotiques ? Ce sont des molcules limitant la croissance bactrienne - soit en dtruisant les bactries - soit en limitant leur multiplication.

Avantages: Les antibiotiques a large spectre constituent un bon moyen de modifier la composition du microbiote intestinal. Ce modle est lavantage dtre relativement facile a manipuler et il est reprsentatif de ltat de dysbiose survenant chez les patients ayant reu ce type dantibiotiques. Inconvnient : Ce modle est trs peu spcifique

Etudes avec les antibiotiques

Etudes avec les antibiotiques

Mlange dantibiotiques non absorbables (nomycine, bacitracine, et pimaricine)

7 jours

Balb/c Souche de souris

motive, craintive

Contrle Contrle Trait Trait

Etudes avec les antibiotiques

(Bercik et coll., Gastroenterology 141, 599609, 2011)

Test danxit clair-obscur

Augmentation de 40 % du nombre de sortie

Augmentation de 40 % du nombre de sortie

Traitement antibiotique

Etudes avec les antibiotiques

(Bercik et coll., Gastroe