79
UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre 2012 Le microbiote intestinal humain et son Le microbiote intestinal humain et son impact sur la sant impact sur la sant é é Jean-Marc Chatel Equipe “Interactions des Commensales et des Probiotiques avec l’Hôte” MICALIS INRA 78352 Jouy en Josas FRANCE

Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre 2012

Le microbiote intestinal humain et son Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santimpact sur la santéé

Jean-Marc Chatel

Equipe “Interactions des Commensales et des Probiotiques avec l’Hôte”MICALIS

INRA78352 Jouy en Josas

FRANCE

Page 2: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

MICALISMICrobiologie de l’ALImentation au service de la Santé humaine

• 3 Pôles:• les déterminants moléculaires des dangers microbiologiques

associés aux aliments• le fonctionnement intégré de la cellule microbienne• l’écosystème microbien digestif de l’homme et son rôle dans la

préservation de la santé.

• 340 personnes, 110 chercheurs, 40 équipes

Page 3: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

A pluridisciplinary laboratory

Microbiology of commensal bacteria

Molecular study of microbiota

Microbiota Host

Expertise in G+ bact as delivery vehicles Gnotobiotic rodents and inflammatory models Human clinical trials

Immuno-histochemistry

Cell culture

Biochemistry and enzymes purification

A combination of expertises to analyse essential functions of crosstalk host-microbiota

Crosstalk host-transiting and resident microbiotaTwo major objectives:1. Mechanisms of the beneficial effects of probiotic and commensal bacteria (particularly anti-inflammatory ones)2. Host responses to probiotics and commensal bacteria

Page 4: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

L’intestin, cet inconnuDigestion et assimilation

des alimentsPremier organe

immunitaire60 à 70% de nos

cellules immunitaires!

DeuxiDeuxièème cerveaume cerveau100 millions de

neurones!

Microbiote intestinalMicrobiote intestinal100 000 milliards

de bactéries !

Page 5: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

5

Le Tractus Digestif : une importante surface disponible pour le « Microbiote »

10 fois plus de bact10 fois plus de bactééries dans lries dans l’’intestin que de cellules intestin que de cellules composant le corps humain composant le corps humain (Savage et al., 1977)(Savage et al., 1977)

1014 bactéries (tube digestif)

1013 cellules (corps humain)

La surface dLa surface dééplipliéée de la muqueuse digestive humaine e de la muqueuse digestive humaine correspond correspond àà celle de 2 terrains de tennis (400 mcelle de 2 terrains de tennis (400 m22))

Introduction : Microbiote

Page 6: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

6

Food

host

µbiota

Santé ↔ Maladie

-Microbiote fécal : >1011 µorg/g

-1014 bactéries- ~ 1000 espèces

- Adapté et fonctionnellement stable

- Nutrition, physiologie, immunité et protection

- Répertoire génétique :~100 x génome humain

Le microbiote intestinal humain

EpitheliumMicrobiota

Photo: V,Rochet Section of mouse caecum

Page 7: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Microscopie électronique à balayage sur matières fécales humaines

Diversité de la population bactérienne

Clichés du microbiote

Page 8: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Diversité de la population bactérienne

Clichés du microbiote

Microscopie électronique à balayage sur matières fécales humaines

Page 9: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

9

Le Microbiote Intestinal : Répartition

Estomac101-1O3 ufc/g

Jejunum/Ileum104-1O7 ufc/g

Duodenum 101-1O3 ufc/g

Côlon 1011-1O12 ufc/g

StreptococcusLactobacillus

StreptococcusLactobacillus

Enterobacteriaceae

BacteroidesEubacteriumClostridium

RuminococcusBifidobacterium

(Ouwehand & Vesterlund, 2003)

Introduction : Microbiote

O2pH

Page 10: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

10

106/g103/g 109/g 1011/g

CôlonIntestin grêle

Anaérobies facultatifs Anaérobies stricts

Microbiote intestinal

LactobacillusStreptococcus

E. coliClostridiumBacteroidesEubacterium

Veillonella

BacteroidesEubacteriumClostridium

RuminococcusBifidobacterium

StreptococcusLactobacillus

E. coliEnterobacteria

Page 11: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

11

Le Microbiote Intestinal : Composition

30%21-37% 21-32%

Hayashi 2002Tannock 2000

Suau 1999

Fraction cultivable30%

Introduction : Microbiote

Page 12: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

12

Le Microbiote Intestinal : Composition

Exploration de lafraction non-

cultivable

Hayashi 2002Tannock 2000

Suau 1999

Fraction cultivable30%

Introduction : Microbiote

30%21-37% 21-32%

Page 13: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

13

Cible moléculaire: ARNr 16S bactérien

Structure de la molécule d’ARNr 16S:

Intérêts de cette molécule:

Ubiquitaire

Molécule naturellement amplifiée

Structure primaire mosaïque

Régions conservées domaine Bacteria

Régions variables groupes bactériens

Régions hypervariables espèces bactériennes

5S

Ribosome 23S

16S

Bactérie

Page 14: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

14

Le microbiote intestinal est spécifique de chaque individu…

Zoetendahl et al. 1998 ; Sutren et al. 2000 Seksik et al. 2003 Vanhoutte et al. 2004

14 sujets sains

…et stable au cours du temps

2 sujets sains

Mois

Seules quelques espèces semblent

conservées

Page 15: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Arbre phylogénique du microbiote humain adulte

Zoetendal et al. Mol.Microbiology (2006)

Groupes les plus abondants

Page 16: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

16

Colonisation du Microbiote Intestinal

Naissance : tube digestif stérile (Mackie et al., 1999)

Implantationssuccessives d’espèces

bactériennes

MaternelleEnvironnementAlimentation(Perez et al., 2007)

Acquisition du microbiote d’adulte (2 ans)Biodiversité

Stabilité

Origines

UE épithélium digestif, Paris, le 3 décembre 2012

Page 17: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Le microbiote fécal de l’enfant âgé de 6 semaines diffère de celui de l’adulte.

Le genre Bifidobacterium est le plus représenté:

M. Fallani et al., 2006

0,42,4

0,8 1,83,5

42,2

5,6

11,1

74,0

6,1

0

20

40

60

80

100

Bifido

bact

eria

C.co

ccoid

esC.

leptu

mAt

opob

iumBa

cter

oides

Ente

roba

cter

iaLa

ctob

acilla

eSt

rept

ococ

ci

C.pe

rf +

C.d

if sp

.To

tal

%

Microbiote fécal d’enfants à 6 semaines

Infabio QLRT-2001-00394

Page 18: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Somme

Bifidobacterium

Gradient Nord-Sud de la Suède à l’Espagne : plus de bifides au nord ; une diversification plus précoce au sud

(n=484)

M. Fallani et al., 2006Infabio QLRT-2001-00394

Microbiote fécal d’enfants Européensà 6 semaines

Espagne

Suède

Le pays de naissance a une incidence notable sur la composition précoce du microbiote fécal.

Page 19: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Ce phénomène est vrai aussi bien dans les pays industrialisés que ruraux.

Page 20: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

La diversité de composition du microbiote augmente avec l’âge dans toutes les populations.

Page 21: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

C. Lay et al., AEM, 2005

75,7

25,2

6,3

0,8 0,3

15,4

28 8,5

1,9 2 4,41,3 0,6 0,1

1,3 0,2 3,1 1,8 1,10

20

40

60

80

Cle

p 86

6

*Rbr

o 73

0

*Rfla

729

*Rca

l 733

*Fpr

au 6

45

Cvi

r 141

4

Edes

635

Erec

482

Bac

303

*Bfr

a 99

8

*Bvu

lg 1

017

Ato

291

Bif

164

Lab

158

Ecyl

387

Veil

223

Strc

493

Ente

r 143

2

Som

me

C.leptum C.coccoides Bacteroides

AtopobiumBifidobacterium

12 sondes d’hybridation reconnaissent 76% des bactéries détectables5 groupes phylogénétiques sont dominants et hautement prévalents

Chez l’adulte, pas de différence significative entre les pays d’Europe étudiés.

24% inconnus (FISH)

Microbiote fécal d’adultes Européens(n=91 de France, Danemark, Allemagne, Pays bas et Royaume uni)

Microbe Diagnostics EU QLK1-2000-0108 C

Firmicutes Bacteroidetes

Page 22: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

On peut voir des différences significatives si on regarde des populations plus éloignées.

Page 23: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

A l’age adulte la diversité varie selon les populations.

Page 24: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Cette différence de composition du microbiote se traduit aussi dans une différence de fonctions.

Page 25: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

La composition du microbiote est fonction de l’écologie du systéme.

Page 26: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

26

Les Aliments Fermentés contiennent de très nombreux Micro-Organismes Vivants

Produits laitiers - Yaourt

- Laits fermentés- Fromages

VinChoucrouteSaucisson

Complémentsalimentaires

Introduction : Probiotiques

Page 27: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Quantitative PCR :Microbiota all along life

RatioFirmicutes /

Bacteroidetes

From D. Mariat et al, 2009

Page 28: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Microbiota and ageAdults vs Newborn vs Elders

-0 ,30

-0 ,20

-0 ,10

0 ,00

0 ,10

0 ,20

0 ,30

0 ,40

-0 ,40 -0 ,30 -0 ,20 -0 ,10 0 ,00 0 ,10 0 ,20 0 ,30 0 ,40

w*c

[2]

w*c[1]

<All Bacteria<C. leptum

<C.coccoides

>Bacteroidetes>E. coli

Newborns

Adults

Elders

From D. Mariat et al, 2009

Page 29: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

A. Mullard - Nature, May 2008

Le métagénome : un « challenge » mondial

Page 30: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Ley et al, science 2008

Les données du métagénome

Page 31: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Bacteries/g1011

108

106

Noyau phylogénétique

fonctionnel

Détecter les espèces à la foisconservées et dominantes

Espèces séquencéesactuellement

Microbiotedominant

Microbiotesous-dominant

Recherche d’un noyau phylogénétique du microbiote intestinal humain

Page 32: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Existence d’un core génome : 57 espèces partagées par plus de 90% des individus.

Page 33: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre
Page 34: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Peut-on vivre sans bactéries ?

Oui ,mais avec quelques anomalies !

Page 35: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Quelles différences chez ces animaux sans germes ?

• vascularisation • activités enzymatiques digestives• épaisseur muscles• production de cytokines• niveau Ig sériques• plaques de Peyer• nombre de lymphocytes intra-épithéliaux

• susceptibilité aux infections• couche de mucus• besoin calorique (20 à 30 %)

Page 36: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

L'obésité : l'épidémie du 21ème siècle

Allessandro del Borro, par Charles Mellin 

Ce n’est pas de ma faute !

Page 37: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Définition ‐ Épidémiologie de l’obésité

pays surpoids obésité population totale

États-Unis 193 millions (65,7 %)

89,8 millions (30,6 %) 300 millions

Mexique 64,8 millions (62,3 %)

25,1 millions (24,2 %) 104 millions

Royaume-Uni

37 millions (62 %)

13,7 millions (23 %) 59,7 millions

Australie 11,7 millions (58,4 %)

4,4 millions (21,7 %) 20,1 millions

République Slovaque

3,1 millions (57,6 %)

1,2 million (22,4 %) 5,4 millions

Grèce 6,3 millions (57,1 %)

2,4 millions (21,9 %) 11 millions

Nouvelle-Zélande

2,2 millions (56,2 %)

0,8 million (20,9 %) 4 millions

Canada 15,6 millions (47,4 %)

4,9 millions (14,9 %) 33 millions

France 23,2 millions (37,5 %)

5,8 millions (9,4 %) 62 millions

Source OCDE 2005

• 18,5 à 25 : normal • 25 à 30 : surpoids

• > 30 : obésité• 35 à 40 : obésité sévère • > 40 : obésité morbide

IMC (BMI) =Poids

(Taille)²

Chez un adulte :

Progression rapide mondiale notamment chez les jeunesTouche également les PVD

Page 38: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Tout facteur contribuant au déséquilibre du bilan énergétique

Déterminants et physiopathologie de l'obésité

Balance énergétique

Entréesénergétiques

Sorties  énergétiques

Alimentation  Métabolisme de base (60%)Activité physique (30%)

Thermogénèse adaptative (10%)

Page 39: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Le déséquilibre de l'alimentation

Apports recommandés Consommation constatée

Déterminants et physiopathologie de l'obésité

Page 40: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Quel lien entre microbiote et obésité ?

Colonisation de souris sans germe par un microbiote de souris conventionnelle: augmentation de 60% de la masse grasse en 10-14 jours, malgré une diminution de

la consommation d’aliments

Hypothèse suggérée par les travaux de JI Gordon (USA):Le microbiote des individus obèses est

plus efficace à extraire l’énergie à partir d’un régime nutritionneldonné que celui d’individus maigres

PNAS, 2004

Page 41: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Fig 3c Colonization de souris GF WT C57BL/6J avec un microbiote caecal de souris minces (+/+) ou obèses (ob/ob) .Taux de graisse totale mesurée avant et après 2 semaines de 

colonisation. 

Les souris colonisées par un microbiote de souris ob/ob ont une augmentation significative de la graisse totale=>le 

microbiote des souris ob/ob a une plus grande efficacité à récupérer de l’énergie des résidus 

alimentaires

Incidence du transfert du microbiote de souris obèses ? 

Page 42: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Les Les sourissouris sans germes sont protsans germes sont protééggéées contre es contre ll’’obobéésitsitéé induite par linduite par l’’alimentationalimentation

Bäckhed et al. PNAS 2007

Incidence de régime « surgras » chez des souris avec ou sans microbiote ? 

Page 43: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Le ratio Firmicutes / Bacteroidetes serait-il la clef ?

Analyse de 5088 séquences de gènes de 16S rRNA du microbiote de souris mince, mince ob et ob/ob

Equilibre du microbiote et obésité ?

Page 44: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Incidence du régime sur l’équilibre du microbioteIntestinal humain ?

A partir de 6% de perte de poids chez les obèses, on observeune modification du ratio Firmicutes / Bacteroidetes

Page 45: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Incidence du régime sur l’équilibre du microbioteIntestinal humain ?

La mise au régime d’individus obèses rééquilibre leur ratio Firmicutes / Bacteroidetes

Page 46: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

A partir de 6% de perte de poids chezles individus obèses, on observe une modification

de l’équilibre du microbiote :Firmicutes / Bacteroidetes

Page 47: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

L’augmentation des graisses est « transférable »par le microbiote des souris obèses

Le microbiote permettrait de « récupérer »de l’énergie des résidus alimentaires

Page 48: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Microbiote et obésité à l’UEPSD (INRA, Jouy)

Evolution du ratio Firmicutes / Bacteroideteschez des obèses morbides avant et après « bypass »

(collaboration avec K. Clément, La Pitié-Salpêtrière, Paris)

Data not sharing the same letter are significantly different to the human population, at P<0.05.

(*: with loss of weight)

3 months after*

6 months after*

Lean persons 11 ± 0.4

21 ± 8

Before gastric bypass

Firmicutes / Bacteroidetes

121 ± 28

12 ± 6

(A)

(B)

(B)

(B)

Microbiote et obésité

Aussi le programme MicObes coordonné par J. Doré⇒ Évolution de la nature du microbiote chez 50 personnes

durant régime et stabilisation.

Page 49: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Microbiote

InflammationObésité

Beaucoup de questions posées sur les liensMicrobiote/obésité/inflammation

Page 50: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

- L’alimentation ou des probiotiques et/ou des prébiotiquespeuvent ils changer le ratio Firm./Bact. ?

- La réduction des Firmicutes chez les obèses est-elle suffisante pour les faire maigrir ?

Conclusions-perspectives

Paris, le 30 avril 2009

Page 51: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre
Page 52: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

52Eckburg et al. 200

Le microbiote humain dominant est composé de 3 phyla majeurs

5

ActinobacteriaBacteroidetes

Firmicutes

Une dysbiose dans les MICI ?

UE épithélium digestif, Paris, le décembre 2012

Page 53: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Il existe bien une différence de composition du microbiote entre les sains et les patients atteint de MICI.

Page 54: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

54

Page 55: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

6 « sains » / 6 « Crohn »

-

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

Clostridium coccoidesgroup

Clostridium leptumgroup

Bacteroides group

Groups of Bacteria

% o

f bac

teria

by

FISH *

« sains »« Crohn »

La proportion relative de C. leptum parmi les Firmicutes fécaux est plus élevée chez les sujets sains que chez

les malades atteints de Crohn.

C. Manichanh et al. Gut 2006

0%

20%

40%

60%

C. coc

coide

sC. le

ptum

Bacter

oides

*

Sokol et al. IBD 2006

13/13

Firmicutes

Page 56: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

56

analyse des biopsies par FISH

20 patients avec MC active, nécessitant une résection iléo-caecale

• Eub338 (Eubacteria)• Bac303 (Bacteroides-Prevotella)• Ent1458 (Enterobacteria)• Erec482 (Clostridium coccoides)• Lab158 (Lactobacillus-Enterococcus)• Bif164 (Bifidobacterium)• Fprau645 (F. prausnitzii) Dapi + Erec-Cy3

Seksik et al. DDW-2007

En rémission

ou

Rechute endoscopique

M6coloscopie

M0Résection chirurgicale

Page 57: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

57

M6coloscopie

• Eub338 (Eubacteria)• Bac303 (Bacteroides-Prevotella)• Ent1458 (Enterobacteria)• Erec482 (Clostridium coccoides)• Lab158 (Lactobacillus-Enterococcus)• Bif164 (Bifidobacterium)• Fprau645 (F. prausnitzii)

En rémission

ou

Rechute endoscopique

F. prausnitzii à M03.3%±3.4 Rémission at M6

vs 0.3%±0.5 Rechute à M6

( 0 027)

Seksik et al. DDW-2007

M0Résection chirurgicale

analyse des biopsies par FISH

20 patients avec MC active, nécessitant une résection iléo-caecale

Page 58: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

58

Firmicutes / F. prausnitzii1. Diminution de Firmicutes et de F. prausnitzii

en particulier dans le microbiote de patients ayant une inflammation intestinale

2. Diminution de Faecalibacterium prausnitzii, un membre majeur des Firmicutes, associée avec un risque élevé de récidive postopératoire de MC iléale

F. prausnitzii semble important pour l’homéostasie intestinale:A-t-il des propriétés anti-

inflammatoires?

Page 59: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

59

Évaluation des effets anti-inflammatoires de F. prausnitzii

1. Expériences in vitro:• Mesure de la sécrétion de cytokines par les cellules

mononuclées du sang périphérique (PBMC)• Mesure de la sécrétion d’IL-8 induite par l’IL-1β sur

cellules Caco-2• Mesure de l’induction de NFK-B sur cellules Caco-2

(exprimant de manière stable un gène rapporteur pour NFK-B)

2. Expériences in vivo:• Colite induite au TNBS (souris Balb/c)

– Histologie– Cytokines coliques (ELISA)– Composition du microbiote par PCR temps réél

Page 60: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

60

Résultats

Page 61: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

61

PBMC

F. prausnitzii induit une très faible sécrétion d’IL-12 et d’IFN-γ et une forte sécrétion d’IL-10

3 M 3 i

0

100

200

300

400

500

600

700 *****

***

IL-1

2 (p

g/m

l)

3 M 3 i

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

****

IL-1

0 (p

g/m

l)

medium

L. sali

variu

s Ls3

3

L. acid

ophilus N

CFME. c

oli TG1

L. lacti

s MG13

63F. p

rausn

itzii

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000 *****

*

IFNγ

(pg/

ml)

medium

L. sali

variu

s Ls3

3

L. acid

ophilus N

CFME. c

oli TG1

L. lacti

s MG13

63F. p

rausn

itzii

0

100

200**

****

*

IL-1

0 / I

L-12

Page 62: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

62

Sécrétion d’IL-8 induite par l’IL-1β sur cellules Caco-2

ContrôleMilieu cultureSurnageantF.prausnitziiMembranesADNCytoplasme

Pas d’IL-1β IL-1β

0

50

100

150

200

250

300

350

IL-8

(pg/μg

pro

tein

e

F. prausnitzii n’a pas d’effet sur la sécrétion d’ IL-8 induite par l’IL-1β alors que le surnageant la réduit

Page 63: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

63

Induction de NF-KB sur cellules Caco-2

ContrôlesurnageantF.prausnitzii

Pas d’IL-1β IL-1β0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35***

*****

OD

Sur cellules Caco-2 transfectées avec un gène rapporteur pour NFκB, F. prausnitzii n’a pas d’effet sur l’activation de NFκB

induite par l’IL-1β alors que le surnageant la bloque

Page 64: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

64

Colite induite au TNBS :Protocole d’administration de F. prausnitzii

sacrifice

J2

F. prausnitzii J0J-5

F. prausnitzii

Contrôle colite

TNBSTNB

STN

BSPBS

Contrôle non colitePBS

Eth/NaC

l

100mg/kg

Page 65: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

65

TNBS

0

1

2

3

4

5

***

Wal

lace

sco

re

F. prau

snitz

ii

Surnagea

nt

Media

Contrôle

colite

Contrôle

non colite

Score macroscopique de Wallace

Page 66: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

66

TNBS

0

1

2

3

4

5

6**

**

Am

eho

scor

e

Score histologique d’Ameho

F. prau

snitz

ii

Surnagea

nt

Media

Contrôle

colite

Contrôle

non colite

Normal Ameho 1-2

Ameho 3-4 Ameho 5-6

Page 67: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

67

TNBSCytokines coliques

F. prau

snitz

ii

Surnagea

nt

Media

Contrôle

colite

Contrôle

non colite

t

200

300

400

500

600 ******

****

IL-1

2 (p

g/μ

g)

15000

20000

25000

***

*****

IL-1

0 (p

g/μ

g)

F. prau

snitz

ii

Surnagea

nt

Media

Contrôle

colite

Contrôle

non colite

IL-12 IL-10

Page 68: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

68

Colite au TNBS:Administration intraperitoneal de F. prausnitzii

F. prausnitzii

H0H-1

F prau

Contrôle colite

TNBS

TNB

STN

BS

PBS

Contrôle non colite

Eth/NaC

l

PBS

Survie

100mg/kg

Page 69: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

69

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

D5 D10 D15 D20

F prausnitziiSurnageant

DexamethasoneTNBS + PBS

D2

Colite au TNBS:Administration intraperitoneal de F. prausnitzii

Taux de survie

Page 70: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

70

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

D5 D10 D15 D20D2

Colite au TNBS:Administration intraperitoneal de F. prausnitzii

F prausnitziiSurnageant

DexamethasoneTNBS + PBS

Taux de survie

UE épithélium digestif, Paris, le 7 décembre 2009

Page 71: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

71

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

D5 D10 D15 D20D2

Colite au TNBS:Administration intraperitoneal de F. prausnitzii

F prausnitziiSurnageant

DexamethasoneTNBS + PBS

Taux de survie

Page 72: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

72

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

D5 D10 D15 D20D2

Colite au TNBS:Administration intraperitonéale de F. prausnitzii

F prausnitziiSurnageant

DexamethasoneTNBS + PBS

Taux de survie

Page 73: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

73

Conclusion

• F. prausnitzii a des propriétés anti-inflammatoires in vitro et in vivo

• Ces effets sont en partie due à des métabolites secrétés dans le surnageant bloquant l’activation de NFκB et la sécrétion d’IL-8

Page 74: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

74

Conclusion

F. prausnitzii a été identifié par une approche rationnelle basée sur

l’analyse comparative du microbiote de patients et de sujets sains

Page 75: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

75

Perspectives

• Rééquilibrer la dysbiose en utilisant F. prausnitzii dans le traitement des MICI

• Identifier et isoler les métabolites actifs

prauF.prausnitziibiotique

Page 76: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Un peu de pub pour terminer…

On est là !

Page 77: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre

Coordonnées

• Jean-Marc CHATEL PhD. Interactions des bactéries commensales et probiotiques avec l'hôteMICALIS, Pole EcosystèmeBat 440INRA Centre de Recherche de Jouy Domaine de Vilvert 78352 Jouy en Josas cedex France Phone : +33 1.34.65.24.68Fax : +33 [email protected]

Page 78: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre
Page 79: Le microbiote intestinal humain et son impact sur la santéacces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/immunite-et... · 2018-05-25 · UE5 Hepato-Gastro-Enterologie, Paris, le 03 décembre