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26 août 2016 5 26 /08 /août /2016 15:43

Digestion : le pouvoir surprenant des bactéries


«Alors, qu'y a-t-il dans le thermos?" Demandai-je.


Je me tenais dans un ascenseur à l'Université de Washington à St Louis, avec le professeur Jeff Gordon et deux de ses étudiants, dont l'un tenait une boîte métallique.


"Juste quelques boulettes fécales dans des tubes," dit-elle.


«Ce sont les microbes d'enfants en bonne santé, et aussi de certains qui souffrent de malnutrition. Nous les avons transplanté dans des souris ", a expliqué Gordon, comme si cela était la chose la plus normale du monde.


Les portes de l'ascenseur ouvertes, je suivis Gordon, ses étudiants, et le thermos de matières congelées dans une grande salle. C'était rempli de rangées de chambres étanches en matière plastique transparente. A l'intérieur d'une de ces chambres, je rencontrai les yeux de l'un des animaux les plus étranges de la planète. Il ressemblait juste à une souris, et c'est précisément pourquoi il était si bizarre. C'était juste une souris, et rien de plus.


Presque tous les autres animaux sur la Terre, que ce soit un millepatte ou un crocodile, un ver plat ou un flamant, un hippopotame ou un humain, contient une masse grouillante de bactéries et d'autres microbes.
Chacune de ces communautés miniatures est connu comme étant un microbiome.


Chaque humain accueille un microbiome constitué de quelques 39000000000000 microbes, environ un pour chacune de leurs propres cellules.


Chaque fourmi dans la colonie est une colonie elle-même.
Chaque résident du zoo est un zoo dans son propre monde.


Même le plus simple des animaux tel que l'éponge, dont les corps statique n'nt jamais plus de quelques cellules d'épaisseur, sont une maisonnée pour microbiome en plein essor.


Mais pas les souris dans le laboratoire de Gordon.
Elles passent leur vie entière séparées du monde extérieur, et des microbes.


Leurs isolateurs contiennent tout ce dont elles ont besoin: eau potable, des pépites brunes de chow, chips de paille pour la litière et un clapier de styromousse blanc pour l'accouplement dans la vie privée.


L'équipe de Gordon irradie tous ces éléments pour les stériliser avant de les empiler dans des cylindres de chargement.


Ils stérilisent les cylindres en les fumant à une température et à haute pression, avant de les accrocher à des hublots dans la partie arrière des isolateurs, en utilisant des manchons de connexion qu'ils stérilisent également.


C'est un travail laborieux, mais il m'assure que les souris sont nées dans un monde sans microbes, et grandissent, sans contact microbien.


Le terme est d'être en "gnotobiose", du grec "vie connue". Nous savons exactement ce qui vit chez ces animaux..


Contrairement à toutes les autres souris sur la planète, chacun de ces rongeurs est une souris et rien de plus. Un navire vide. Une silhouette, non remplie. Un écosystème fermé.


Chaque isolateur avait une paire de gants en caoutchouc noir apposée sur deux hublots, à travers laquelle les chercheurs ont pu manipuler ce qui était à l'intérieur. Les gants étaient épais. Quand je coince mes mains dedans, je me suis vite mis à transpirer.


J'ai maladroitement ramassé une des souris. Elle était assise confortablement sur ma paume, la fourrure est blanche et le rose mis aux yeux. Ce fut un sentiment étrange: je tenais cet animal, mais seulement par l'intermédiaire de deux saillies noires dans son monde hermétique. Elle était assise sur moi et pourtant complètement séparée de moi. Quand j'avais serré la main de Gordon plus tôt, nous avions échangé des microbes. Quand je caressais cette souris, nous n'avons rien échangé.


La souris semblait normale, mais elle ne l'a pas été.


A Grandir sans microbes, son intestin ne s'est pas développé correctement - il y avait moins de surface pour l'absorption des nutriments, ses parois étaient moins étanches, ne se renouvelant qu'à un rythme plus lent, et les vaisseaux sanguins qui fournissent les éléments nutritifs étaient rares.


Le reste de son corps n'a pas fait beaucoup mieux.
Par rapport à ses pairs normalement chargés de microbe, ses os étaient plus faibles, son système immunitaire a été compromis, et il s'est probablement comporté différemment aussi.
Comme microbiologiste Theodor Rosebury a écrit: « c'est comme une misérable créature, semblant presque à chaque moment en train de quémander un substitut artificiel pour ces germes manquants».


La plupart des microbes ne nous rendent pas malades.


Au pire, ce sont des auto-stoppeurs. Au mieux, ils sont des éléments inestimables pour notre corps.


Les malheurs de la souris sans germes montrent vivement combien précieux microbiome est.
La plupart d'entre nous considèrent encore les microbes et les germes comme d'indésirables sources de pestilence que nous devons éviter à tout prix.
Ce stéréotype est manifestement inéquitable. La plupart des microbes ne nous rendent pas malade.


Au pire, ils sont des passagers ou des "auto-stoppeurs". Au mieux, ils sont des éléments précieux pour notre corps: pas des coupeurs de vie, mais plutôt ses gardiens.


Ils aident à digérer nos aliments, à stimuler nos systèmes immunitaires, à nous protéger de la maladie, à sculpter nos organes, à guider notre comportement, et à maintenir notre santé.
Cette influence large explique pourquoi le microbiome, au cours de la dernière décennie, est devenu l'une des zones les plus chaudes de la biologie, et pourquoi Gordon - sans doute le scientifique le plus influent dans le domaine - est tellement fasciné par elle.


En étudiant nos compagnons microbiens, il essaie de comprendre exactement comment le microbiome est relié à l'obésité et à son pôle opposé - la malnutrition. Il étudie les espèces de microbes qui influencent ces états, et comment ils sont à leur tour influencés par notre alimentation, notre système immunitaire, et d'autres aspects de nos vies.
En fin de compte, il veut utiliser ces connaissances pour manipuler les mondes microbiens pour améliorer notre santé.


Jeff Gordon est peut-être l'un des savants les plus respectés du microbiome humain, mais il est aussi l'un des plus difficiles à contacter . Il m'a fallu six ans d'écriture sur son travail pour qu'il réponde à mes e-mails, alors cette visite à son laboratoire était un privilège durement gagné.
Je suis arrivé dans l'idée de quelqu'un bourru et distant.
Au lieu de cela, je trouvai un homme attachant et affable avec les yeux ouverts, un sourire bienveillant, et un comportement un peu bizarre.
Alors qu'il marchait dans le laboratoire, il a appelé les gens «professeur» - y compris ses étudiants. Son aversion pour les médias ne vient pas une légende, mais d'un dégoût pour l'auto-promotion. Il a même restreint ses participations conférences scientifiques, préférant rester dans l'ombre de son laboratoire.


J. Gordon a fait plus que la plupart pour davoir comment les microbes affectent notre santé.
Mais chaque fois que j'interrogeais Gordon sur son influence, il avait tendance à en dévier le mérite sur les étudiants et collaborateurs passés et présents - une liste qui comprend bon nombre des plus grandes stars du milieu. Leur statut est lié à Gordon - il est non seulement un roi, mais un faiseur de roi. Et son statut de figure de proue est d'autant plus remarquable que bien avant le microbiome traversa son esprit, il était déjà un scientifique bien établi qui avait publié des centaines d'études sur la façon dont l'intestin se développe dans un corps humain en pleine croissance.


Dans les années 1990, il a commencé à soupçonner que les bactéries influencent ce processus, mais il a également été frappé par la façon dont il serait difficile de tester cette idée.
L'intestin contient des milliers d'espèces de microbes.
Gordon vise à isoler les parties de cet ensemble de taille et de l'examiner dans des conditions contrôlées.
Il avait besoin de cette ressource critique que les scientifiques exigent, mais que la biologie REFUSE: le contrôle.


En bref, il avait besoin de souris sans germes - et pour beaucoup d'entre elles - il les a élevées lui-même.


Il pouvait contaminer ces rongeurs avec des microbes spécifiques, les nourrir avec des régimes prédéfinis, et le faire encore et encore dans des conditions contrôlées et reproductibles.


Il pouvait les traiter comme des bioréacteurs vivants, dans lequel il pourrait démonter la complexité déconcertante du microbiome en éléments gérables qu'il pourrait systématiquement étudier.


En 2004, Fredrik Bäckhed, un membre de l'équipe de Gordon, a utilisé les rongeurs stériles pour exécuter une expérience qui fixerait l'ensemble du laboratoire sur un chemin ciblé - celui consacré à la compréhension des liens entre le microbiome, la nutrition et la santé.


Il inocule des souris sans germes avec des de microbes récoltés dans les entrailles de rongeurs élevés de façon conventionnelle.


Normalement, les rongeurs stériles peuvent manger autant qu'ils veulent sans prendre de poids, mais cette capacité a disparu une fois que leurs entrailles ont été colonisées.
Ils commencent à manger plus de nourriture - si quoi que ce soit, ils ont mangé un peu moins - mais ils ont converti plus de cette nourriture en graisse et ainsi pris plusieurs dizaines de de grammes.


La biologie de la souris est assez similaire à celle des êtres humains ce qui permet aux scientifiques de les utiliser comme standards dans tout dépistage des drogues concernant la recherche sur le cerveau; et de même pour les microbes.


Gordon a estimé que, si ces premiers résultats sont applicables aux humains, nos microbes doivent sûrement influencer les nutriments que nous extrayons de notre alimentation, et donc le poids de notre corps.


Ce fut une puissante idée.


Nous pensons généralement les problèmes de poids comme un simple équilibre entre les calories que nous prenons à travers la nourriture et celees que nous brûlons par l'activité physique.


En revanche, l'idée que des multitudes d'organismes dans notre corps pourraient influencer cet équilibre était bizarre à l'époque. «Les gens ne comprenaient pas», dit Gordon.


Et pourtant, en 2004, un membre de l'équipe Ruth Ley a trouvé un autre lien entre les microbes et le poids, quand elle a montré que les personnes obèses (et les souris) ont des communautés différentes de microbes dans leurs intestins.


La différence la plus évidente réside dans le rapport entre les deux principaux groupes de bactéries de l'intestin - les Firmicutes et les bacteroidetes.


Les personnes obèses avaient plus de Firmicutes et moins de bacteroidetes que leurs homologues plus maigres.


Cela a soulevé une question évidente: le lien de cause supplémentaire de graisse corporelle est il dans une augmentation relative de Firmicutes - ou, plus terriblement, cette inflexion ne rend-elle pas les individus plus gros?


La connexion, comme Gordon aime à le dire, est elle causale ou occasionnelle?


L'équipe n'a pas pu répondre à cette question en se fondant sur des comparaisons simples. Ils avaient besoin d'expériences.


Les souris qui a reçu les microbes provenant de donneurs maigres et consomment 27% en plus de matières grasses, alors que celles avec les donateurs obèses ont pris 47% de plus en graisse


Voilà quand Peter Turnbaugh est arrivé.
Ensuite, cet étudiant diplômé du laboratoire, a récolté les microbes de souris grasses et maigres, puis les a inoculés à des rongeurs sans germes.


Cela a donné un résultat étonnant: Turnbaugh avait effectivement transféré l'obésité d'un animal à un autre, simplement en déplaçant leurs microbes internes.


«Ce fut un, «moment», a déclaré Gordon. "Nous avons été ravis et inspirés."


Ces résultats ont montré que les intestins de personnes obèses contiennent des microbiomes qui peuvent en effet contribuer à l'obésité, au moins dans certains contextes modifiés.
Les microbes ont été peut-être récolté plus de calories dans la nourriture des rongeurs, ou ont affecté la façon dont ils ont gardé la graisse.


De toute façon, il était clair que les microbes ne vont pas seulement des auto-stoppeurs; parfois, ils prennent le volant.


Ils peuvent également tourner le volant dans les deux sens.
Alors que Turnbaugh a montré que les microbes de l'intestin peuvent entraîner une prise de poids, d'autres ont découvert qu'ils peuvent déclencher la perte de poids.
Akkermansia muciniphila, l'une des espèces les plus courantes de bactéries de l'intestin, est plus de 3000 fois plus fréquente chez les souris maigres que chez celles génétiquement prédisposés à l'obésité.
Si les souris obèses mangent, elles perdent du poids et montrent moins de signes de diabète de type 2.


Les microbes de l'intestin expliquent également en partie le succès remarquable de la chirurgie de pontage gastrique - une opération radicale qui réduit l'estomac à une poche de la taille d'un œuf et qui se connecte directement à l'intestin grêle.
Après cette intervention, les gens ont tendance à perdre des dizaines de kilogrammes, un fait généralement attribué à leurs estomacs rétrécis.


Mais comme un effet secondaire, l'opération restructure aussi le microbiome intestinal, l'augmentation du nombre de différentes espèces, y compris Akkermansia.
Et si vous transplantez ces communautés restructurées chez des souris sans germes, ces rongeurs seront également perdre du poids.


Des expériences sur des souris en utilisant les microbes de l'intestin pourraient conduire à une plus grande compréhension des causes de l'obésité


Les médias du monde entier ont traité ces découvertes à la fois comme le salut et l'absolution pour toute personne qui lutte avec son poids.


Pourquoi se préoccuper d'adhérer aux directives diététiques strictes quand une solution microbienne rapide est apparemment autour du coin? "Graisse? Accusez les germes dans vos tripes ", a écrit un journal. "En surpoids? Les Microbes pourraient être à blâmer ", fait écho un autre.
Ces titres sont faux. Le microbiome ne remplace ni ne contredit d'autres causes comprises de longue date dans l'obésité.


Un autre des étudiants de Gordon,


Vanessa Ridaura a démontré en 2013, qu'en utilisant des souris pour mettre en scène des combats entre les microbes de l'intestin des personnes minces et obèses.


D'abord, elle a inoculé ces communautés microbiennes humaines en deux groupes différents de rongeurs sans germes. Ensuite, elle a logé les souris dans les mêmes cages.
Les souris mangent facilement les excréments des autres et remplissent donc constamment leurs intestins avec les microbes de leurs voisins.
Quand cela est arrivé, Ridaura a vu que les microbes "maigres" ont envahi les intestins qui étaient déjà colonisés par les communautés "obèses", et leurs nouveaux hôtes ont arrêté de prendre du poids.
Les invasions opposées n'ont jamais fonctionné et des communautés obèses ne pourraient jamais s'établir dans l'intestin quand les maigres y étaient déjà.


Il est pas que les communautés maigres qui étaient intrinsèquement supérieures pour prendre la main dans l'intestin d'une souris.
Au lieu de cela, Ridaura avait pressenti les batailles en leur faveur en nourrissant ses souris avec du chow "lourd@. Ces plantes contiennent une grande variété de fibres complexes, et les communautés microbiennes pour intestins maigres contiennent un plus large éventail d'espèces de stimulées par les fibres que celles des intestins obèses.
Donc, quand les communautés obèses colonisent les intestins maigres, on a constaté que chaque particule de fibre était déjà consommée.


En revanche, lorsque les communautés maigres colonisent les obèses, ils ont trouvé une surabondance de fibres non digérées - et elles ont prospéré.


Leur succès a disparu quand Ridaura alimenté les souris avec du chow gras, faible en fibres, conçu pour représenter les pires extrêmes du régime alimentaire occidental.
Sans fibres les communautés maigres ne pouvaient pas se mettre en place ou permettre aux souris d'arrêter de prendre du poids.
Elles ne pouvaient coloniser les entrailles que de souris qui mangeaient sainement. Le vieux conseil diététique est toujours debout, elles étaient trop enthousiastes les manchettes des journaux à sensation.


Une leçon importante a émergé: les microbes ont une grande importance, mais nous aussi, leurs hôtes.
Nos intestins, comme tous les écosystèmes, ne sont pas définis seulement par les espèces en leur sein, mais aussi par les éléments nutritifs qui circulent à travers eux.
Une forêt tropicale est non seulement une forêt tropicale à cause des oiseaux, des insectes, des singes, et des plantes à l'intérieur, mais aussi parce que la pluie et le soleil chute d'en haut en abondance, et car des nutriments abondants se cachent dans le sol.
Si vous aviez jeté les habitants de la forêt dans un désert, ils réussiraient très mal.


Les expériences de Ridaura ont souligné que bien que le microbiome puisse aider à expliquer ce qui nous rend gras ou maigre, mais elles n'offrent pas de solutions simples.
Et c'est quelque chose que l'équipe a appris une deuxième fois, en étudiant une pathologie très différente, dans une partie très différente du monde.


Le Malawi compte parmi les taux les plus élevés de mortalité infantile dans le monde, et la moitié de ces décès sont dus à la malnutrition.
Une forme de malnutrition, connu sous le nom de kwashiorkor, est particulièrement sévère et difficile à traiter.
Dès son jeune âge, les fluides fuient à partir de leurs vaisseaux sanguins, conduisant à des œdèmes des membres, à des estomacs distendus, et une peau endommagée.


Le Kwashiorkor a longtemps été entouré de mystère. On a dit que La malaise était causée par les régimes trop pauvres en protéines, mais comment peut-il être compris que les enfants atteints de kwashiorkor souvent ne mangent pass moins de protéines à ceux qui sont marasmiquees, une autre forme de malnutrition sévère?
Pour cette question, pourquoi ces enfants souvent ne parviennent pas à aller mieux en dépit du fait de manger des aliments riches en protéines fournie par les organisations d'aide?
Et pourquoi est-ce qu'un enfant pourrait faire un kwashiorkor alors que leur jumeau identique, qui partage tous les mêmes gènes, habite dans le même village, et mange la même nourriture, se place dans le marasme?


Gordon pense que les microbes de l'intestin sont impliqués, et pourraient expliquer les différences de santé entre les enfants qui, sur le papier, semblent identiques.
Ensuite son équipe a réalisé leurs expériences d'obésité qui sont révolutionnaires.
Il a commencé par se demander: si les bactéries peuvent influencer l'obésité, pourraient-elles également être impliquées dans son pôle opposé - la malnutrition?
Beaucoup de ses collègues pensaient que c'est peu probable, mais, sans se laisser décourager, Gordon a lancé une étude ambitieuse.
Son équipe est allée au Malawi et a recueilli des échantillons de selles régulières sur des nourrissons jusqu'à l'âge de trois ans; certains avaient un kwashiorkor, tandis que d'autres étaient en bonne santé.


L'équipe a constaté que les bébés atteints de kwashiorkor ne suivent pas par la même progression des microbes intestinaux que leurs homologues en bonne santé.
En règle générale, ces communautés microbiennes changent dans les premières années de la vie, de façon spectaculaire, mais prévisibles.
Tout comme de nouvelles îles sont d'abord colonisés par les lichens, puis des arbustes, des arbres puis, il en est de même avec l'intestin du nourrisson colonisé par des vagues d'espèces qui arrivent selon des modèles normalisés.


Mais chez les nourrissons atteints de kwashiorkor, Les microbiomes ne parviennent pas à se diversifier et à mûrir correctement.
Leurs écosystèmes intérieurs deviennent stagnants. Leur âge microbiologique accuse un retard, bien derrière leur âge biologique.


Lorsque l'équipe de Gordon a transplanté des enfants atteints de kwashiorkor dans des souris sans germes, ces communautés immatures, les rongeurs ont perdu du poids - mais seulement si elles mangeaient aussi le chow qui reflétait le régime alimentaire du Malawi pauvres en éléments nutritifs.
Si la souris a mangé la nourriture standard pour rongeurs, ils ne perdent pas beaucoup de poids, peu importe les bactéries qu'ils transportaient.
C'est la combinaison de la mauvaise nourriture et des mauvais microbes qui importait.
Les microbes de kwashiorkor semblaient interférer avec des réactions en chaîne chimique qui alimentent nos cellules, ce qui rend plus difficile pour les enfants à produite l'énergie pour la récolte de leur nourriture - une nourriture qui contient très peu d'énergie pour commencer.


Le traitement standard de la malnutrition est un mélange riche en énergie fortifiée de pâte d'arachide, de sucre, d'huile végétale et de lait.
Mais l'équipe de Gordon a constaté que la pâte a seulement un bref effet sur les bactéries des enfants avec un kwashiorkor (ce qui explique peut-être pourquoi ça ne fonctionne pas toujours).
Dès qu'ils sont revenus à leur régime alimentaire du Malawi normal, leurs microbes revenaient en boomerang à leur état antérieur appauvri. Pourquoi?


Tous les écosystèmes ont une certaine résilience au changement, qui doit être surmontée pour les pousser dans un état différent.
Cela est vrai pour les récifs coralliens, les forêts, les prairies - et l'intestin d'un enfant.
Une mauvaise alimentation pourrait changer les microbes de l'intestin.
Les carences alimentaires pourraient également nuire au système immunitaire de l'enfant, en changeant sa capacité à contrôler le microbiome intestinal, et en ouvrant la porte à des infections nuisibles qui modifient les communautés intestinale encore plus loin.
Ces communautés pourraient commencer à nuire à l'intestin, l'empêchant d'absorber efficacement les éléments nutritifs et conduisant à la malnutrition, pire encore, des problèmes immunitaires plus graves, aux microbiomes plus déformés, et ainsi de suite.


Ceci est ce que les scientifiques appellent le microbiome en dysbiose - un état où l'ensemble de la communauté microbienne se déplace dans une configuration nuisible. Aucun de ses membres ne provoque une maladie à part entière; mais à la place, toute la communauté est en faute.
On ne sait pas exactement pourquoi les microbiomes des nourrissons souffrant de malnutrition décrochent dans leur développement.
Il y a plusieurs raisons possibles, y compris l'exposition aux antibiotiques, les maladies de l'intestin, et les régimes alimentaires pauvres, qui varient d'une personne à personne.
Ce qui est clair c'est que, une fois les microbiomes dans un état dysbiotique, il peut être difficile de les réparer.


Mais Gordon l'a tenté. Son élève Laura Blanton, cette même femme que j'ai rencontrée portant le thermos de crottes de souris dans l'ascenseur, a récemment implantés des souris avec des microbes provenant soit des nourrissons en bonne santé ou soit de ceux souffrant d'insuffisance pondérale.
Elle a ensuite logé les rongeurs des deux groupes dans les mêmes cages, ce qui leur permet d'échanger leurs microbiomes.
Quand ils l'ont fait, les communautés normales des nourrissons en bonne santé ont envahi et déplacés les communautés immatures de ceux souffrant de malnutrition.


Blanton a constaté que cinq espèces de bactéries des microbiomes sains étaient particulièrement bien adaptés à la colonisation de ceux immatures.
Quand elle introduit ce quintette sur des souris portant les microbiomes des enfants malnutris, les rongeurs ont repris leur poids d'une façon saine et normale.


Plutôt que de briser les acides aminés dans leur alimentation, ils placent leur énergie à convertir ces nutriments dans la chair et les muscles.


Cette expérience prometteuse suggère que l'équipe pourrait être en mesure de créer un cocktail de bactéries probiotiques spécialement choisi qui peuvent transformer un intestin dysbiotique en intestin en bonne santé. Mais il y a des raisons d'être prudent. Malgré le battage médiatique qui les entoure, les probiotiques actuels - produits qui contiennent des microbes prétendument bénéfiques - confèrent quelques désavantages pour la santé, car ils contiennent de petites quantités de bactéries et ne se composent que de souches qui sont mauvaises pour prendre la main dans l'intestin.
Gordon sait que s'il veut inventer de meilleurs produits, il doit trouver des moyens de donner les microbes entrant avec un avantage concurrentiel dans leurs nouvelles maisons.
Peut-être que cela signifie jumeler les probiotiques avec des aliments qui les nourrissent. Cela signifie peut-être traiter les hôtes humains, ainsi que les microbes qu'ils transportent, ou favoriser la formation de leurs systèmes immunitaires pour accepter les nouveaux arrivants.


Gordon est optimiste mais prudent. Comme il le voit, l'étude du microbiome finira par nous aider à améliorer les pathologies et traiter des cas qui sont encore mystérieux et souvent intraitables. Mais comme il m'a dit à plus d'une occasion, il se méfie de la mode qui obscurcit le monde du microbiome. «Je parle de l'importance de la sobriété et de l'humilité», dit-il. "Il y a beaucoup d'espoir et d'attente autour de ce point de vue qui nous transcende nous-mêmes." Mais lui et d'autres chercheurs sur le microbiome doivent encore montrer que leurs découvertes peuvent tellement aider les gens.


Les Bifidobacterium sont par exemple utilisés comme probiotiques pour favoriser une bonne digestion, stimuler la fonction immunitaire et augmenter la résistance à l'infection


Les découvertes faites par Gordon et d'autres ont créé la perception que le microbiome est la réponse à tout.


Il a été lié absurdement à une longue liste de pathologies qui comprennent la maladie de Crohn, la colite ulcéreuse, le syndrome du côlon irritable, le cancer du côlon, le diabète de type 1, le diabète de type 2, la maladie coeliaque, des allergies, de l'athérosclérose, l'autisme, l'asthme, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson , la sclérose en plaques, la dépression, l'anxiété, l'arthrite rhumatoïde, accident vasculaire cérébral, et beaucoup plus.


Beaucoup de ces liens proposés ne sont juste que des corrélations. Les chercheurs comparent souvent les personnes ayant un trouble particulier à des volontaires sains, afin de trouver des différences microbiennes, et s'arrêter là. Ces différences font allusion à une relation, mais ils ne révèlent pas sa nature ou sa direction.
Des études menées par Gordon et d'autres vont un peu plus loin.
En montrant que les microbes transplantés peuvent reproduire des problèmes de santé chez les souris sans germes, elles laissent fortement penser à un effet causal.


Pourtant, ils fournissent plus de questions que de réponses.
Est-ce que les microbes ont mis les symptômes en mouvement ou tout simplement rendre une mauvaise situation encore pire?
Était-ce une espèce qui était responsable, ou un groupe d'entre elles?
Est-ce la présence de certains microbes qui importe, ou l'absence d'autres, ou les deux?
Et même si les expériences montrent que les microbes peuvent provoquer des maladies chez les souris et d'autres animaux, nous ne savons toujours pas si elles le font effectivement chez les humains.
Au-delà des paramètres contrôlés des laboratoires et des organismes atypiques de rongeurs de laboratoire, des changements microbiens affectent-ils vraiment notre santé au quotidien?


Lorsque vous entrez dans le désordre du monde multiforme de la dysbiose, les lignes de cause à effet deviennent beaucoup plus difficiles à démêler.


Il y a encore beaucoup de choses sur le microbiome que nous ne comprenons pas, et certains choses que nous pensons savoir sont presque certainement fausses.


Rappelez-vous comment les gens et les souris obèses ont plus de Firmicutes et moins bacteroidetes dans leurs intestins que leurs homologues maigres?
Cette constatation célèbre a fait son chemin dans la presse grand public et la littérature scientifique - et c'est un mirage.


En 2014, deux tentatives pour ré-analyser les études antérieures ont trouvé que le rapport F / B n'est pas toujours relié à l'obésité chez les humains.


Cela ne réfute pas une connexion entre le microbiome et l'obésité. Vous pouvez toujours engraisser les souris sans germes en leur chargeant des microbes à partir d'une souris obèse (ou personne).


Quelque chose au sujet de ces communautés affecte le poids du corps; et ce n'est tout simplement pas toujours le rapport F / B, ou du moins il n'en n'est pas toujours ainsi.


C'est une leçon d'humilité que, malgré une décennie de travail, les scientifiques sont à peine plus près de l'identification des microbes qui sont clairement liés à l'obésité, phénomène qui a reçu plus d'attention des chercheurs sur le microbiome que tout autre. "Je pense que tout le monde vient à la réaliser que, malheureusement, un biomarqueur simple, vraiment convaincant, comme le pourcentage d'un certain microbe, ne va pas être suffisant pour expliquer quelque chose d'aussi compliqué que l'obésité", a déclaré Katherine Pollard, qui a mené de nouvelles analyses.


Ces résultats contradictoires apparaissent naturellement dans les premiers jours d'un champ limité en raison des budgets serrés et de la technologie encore imprécise.


Les chercheurs vont faire de petites études exploratoires comparant des petites cohortes de personnes ou d'animaux selon des centaines ou des milliers de protocoles. "Le problème est qu'ils finissent par être comme le Tarot», a déclaré Rob Knight, un autre scientifique de microbiome de premier plan. "Vous pouvez raconter une bonne histoire avec une belle combinaison arbitraire."


Les généticiens humains ont le même problème. Au début du 21e siècle, alors que la technologie n'avait pas tout à fait rattrapé l'ambition, ils ont identifié de nombreuses variantes génétiques qui ont été liées à des maladies, des traits physiques et des comportements.
Mais une fois que la technologie de séquençage est devenue peu chère et assez puissante pour analyser des millions d'échantillons, plutôt que des dizaines ou des centaines, bon nombre de ces premiers résultats se sont avérés être de faux positifs. Le champ du microbiome humain passe par les mêmes problèmes de développement.


La technologie actuelle ne permet pas de suivre le microbiome qui est si variable sachant que les communautés de souris de laboratoire peuvent différer si elles appartiennent à différentes souches, proviennent de différents fournisseurs, sont nés de mères différentes, ou ont été élevés dans des cages différentes.


Ces variations pourraient représenter des modèles fantômes ou des incohérences entre les études.
Il y a aussi des problèmes de contamination.
Les microbes sont partout.
Ils entrent dans tout, y compris les réactifs chimiques que les scientifiques utilisent dans leurs expériences.
Mais ces problèmes sont maintenant aplanis.
les chercheurs du microbiome deviennent de plus en plus avertis sur les bizarreries expérimentales qui biaisent leurs résultats, et ils sont dans l'établissement de normes qui permettent de consolider la qualité des études futures. Ils appellent à des expériences qui montrent la causalité, et nous montrent comment les changements dans le microbiome peuvent conduire à la maladie.
Ils regardent le microbiome de façon encore plus détaillée, se déplaçant vers des techniques qui permettent d'identifier les souches au sein d'une communauté, plutôt que seulement des espèces.


Ils sont également en train de mettre en place des études plus longues.
Plutôt que de voir une seule capture d'écran du microbiome, ils essaient de regarder le film entier.


Comment ces communautés changent-elles avec le temps? Ce qui les rend élastiques ou instables?
Et leur degré de résilience pour prédire le risque de maladie d'une personne?
Une équipe recrute un groupe de 100 bénévoles qui recueilleront des échantillons de selles et d'urine une fois par semaine pendant neuf mois, tout en mangeant des régimes spécifiques ou avec la prise d'antibiotiques à heures fixes.


D'autres mènent des projets similaires avec les femmes enceintes (pour voir si les microbes contribuent à la pré-maturation des naissances) et les personnes à risque de développer un diabète de type 2 (pour voir si les microbes affectent leur progression vers une maladie à part entière).


Et le groupe de Gordon a surveillé la progression normale des microbes chez les bébés en développement sain. et comment il cale chez les enfants atteints de kwashiorkor.
En utilisant des échantillons de selles recueillies auprès des enfants du Bangladesh et du Malawi au cours de leurs deux premières années, l'équipe a créé un score qui mesure la maturité de leurs communautés de l'intestin et nous espérons prédire si les enfants seront asymptomatiques à risque de développer le kwashiorkor.


Le but ultime de tous ces projets est de repérer les signes de la maladie le plus tôt possible, avant qu'un corps ne se transforme en l'équivalent d'un récif d'algues ou d'un champ en jachère: un écosystème dégradé qui est ensuite très difficile à réparer.


"Professeur Planer!», a déclaré Jeff Gordon. «Comment êtes-vous?» Il voulait dire Joe Planer, l'un de ses étudiants, qui se tenait en face d'un banc de laboratoire standard, avec des pipettes, des tubes à essai et des boîtes de Pétri, qui avaient tous été scellés dans une tente en plastique transparent. Il ressemblait à un des isolateurs de l'installation exempte de germes, mais son but était d'exclure l'oxygène plutôt que des microbes.
Elle a permis à l'équipe de développer les nombreuses bactéries intestinales qui sont extrêmement intolérante du gaz. "Si vous écrivez le mot oxygène sur un morceau de papier afin de le montrer à ces bugs, ils vont mourir», a déclaré Gordon.


Commençant avec un échantillon de selles d'un enfant du Malawi avec kwashiorkor, Planer à utilisé la chambre anaérobie pour la culture comme un grand nombre de microbes au sein de ce qui est possible. Elle a ensuite prélevé des souches individuelles à partir de ces collections, et a cultivé chacune dans son propre compartiment. Cela transforma efficacement l'écosystème chaotique au sein de l'intestin d'un enfant en une bibliothèque ordonnée, divisant les masses grouillantes de microbes en lignes et colonnes soignées. «Nous savons que l'identité des bactéries dans chaque puits," at-il dit. "Nous allons maintenant dire au robot quelles sont les bactéries à prendre et à combiner dans une culture."


Il y a une machine à l'intérieur du plastique, un gâchis de cubes noirs et des tiges d'acier. Planer peut la programmer pour aspirer les bactéries à partir des puits spécifiques et les mélanger dans un cocktail.
Prenez tous les entérobactéries, pourrait-elle dire, ou tous les Clostridia. Elle peut alors transplanter ces fractions en retour à des souris sans germes pour voir si elles peuvent lui conférer les symptômes de kwashiorkor. Est-ce que toute la communauté importante? Est-ce que les espèces cultivables sont suffisantes pour le faire? Une seule famille? Une seule souche? L'approche est à la fois réductionniste et holistique. Elles décomposent le microbiome, mais pour ensuite le recombiner.
"Nous essayons de travailler sur lequel parmi les acteurs est responsable", a déclaré Gordon.


Quelques mois après avoir vu Planer travailler avec le robot, l'équipe avait rétréci vers le bas la communauté donnant le kwashiorkor à seulement 11 microbes qui reproduisent un grand nombre des symptômes de la maladie chez les souris.


Aucun d'entre eux n'étaient nuisibles sur leur propre action.
Ils n'ont causé un problème que lorsqu'ils agissent ensemble - et même alors, seulement quand les souris ont été privées de nutriments.


L'équipe a également créé des collections de cultures de jumeaux en bonne santé qui ne développent pas le kwashiorkor, et identifié deux bactéries qui neutralisent les dommages infligés par la série mortelle des 11. La première est Akkermansia, qui est à l'étude comme un moyen de réduire le poids du corps, mais apparemment protège contre la malnutrition aussi.
Le second est scindens Clostridium, qui tire vers le bas l'inflammation en stimulant certaines branches du système immunitaire.


J'ai eu les bactéries de mon intestin analysées. Et cela peut être l'avenir de la médecine.


En face du banc de tentes, il y avait un mélangeur qui pourrait prendre des aliments représentatifs des différents régimes alimentaires et les pulvériser dans des rongeurs domestiques avec du chow. (Sur un morceau de ruban adhésif, fixé au mélangeur, quelqu'un avait écrit "Chowbacca".)
Le laboratoire de Gordon pourrait maintenant explorer le comportement des Akkermansia et C scindens, soit dans des tubes à essai ou soit chez des souris gnotobiotiques, et travailler sur laquelle les éléments nutritifs du ou des microbes sont requis. Cela a permis à l'équipe de comparer les effets des mêmes microbes lorsque nourris avec un régime alimentaire du Malawi, ou américain, ou sur les sucres du lait maternel qui ont spécifiquement évolués pour nourrir les microbes bénéfiques.


Lequel de ces aliments fonctionne le mieux?
Et quels gènes les microbes allument-ils?


L'équipe peut prendre un quelconque microbe et créer une bibliothèque de milliers de mutants, dont chacun contient une copie brisée d'un seul gène.


Ils peuvent mettre ces mutants dans une souris pour voir quels gènes sont importants pour survivre dans l'intestin, en liaison avec d'autres microbes, et les deux causant ou protégeant contre le kwashiorkor.


Qu'est-ce que Gordon a construit si ce n'est un pipeline de causalité - un ensemble d'outils et de techniques qui, il l'espère, seront plus concluants pour nous dire comment nos microbes affectent notre santé, et nous perdre en conjectures et spéculations pour proposer les réponses réelles.


Le kwashiorkor est juste le début. Les mêmes techniques peuvent être utilisées pour une maladie avec influence microbienne.


C'est le bon moment pour faire ce travail.


Notre planète est entrée dans l'anthropocène - une nouvelle époque géologique où l'influence de l'humanité est à l'origine du changement climatique mondial, une perte d'espaces sauvages, et une baisse drastique de la richesse de la vie.
Les Microbes ne sont pas exemptés.
Que ce soit sur les récifs coralliens ou les intestins humaine, nous perturbons les relations entre les microbes et leurs hôtes, détruisant souvent des espèces qui ont été ensemble pendant des millions d'années.
Gordon travaille dur pour comprendre ces partenariats afin de mieux prévenir leur fin prématurée. Il est non seulement un érudit du microbiome; il est l'un de ses délégués.






Ceci est un extrait édité à partir du contenu "Multitudes", publié par Bodley Head

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Published by Jean-Pierre LABLANCHY - CHRONIMED - dans Infections froides
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