COMPOSITION ET ROLES DE LA FLORE INTESTINALE

La microflore intestinale est en interrelation permanente avec les aliments et l'organisme humain, l'ensemble constituant un écosystème complexe. Indispensable au bon fonctionnement de l'organisme, la microflore intestinale devrait être mieux connue grâce aux nouvelles techniques d'exploration.

Chez l'homme la microflore intestinale renferme environ 100 000 milliards de bactéries appartenant à plus de 400 espèces différentes. Il s'agit d'une biomasse considérable dont l'activité se traduit par la production in vivo d'enzymes et de métabolites. On ne peut pas séparer l'étude de la microflore intestinale de son contexte environnemental, à savoir l'hôte et les aliments. L'ensemble constitue un écosystème intégré, aux interrelations multiples. Toute modification de l'un ou de l'autre de ses constituants est susceptible de perturber l'équilibre et le fonctionnement de l'ensemble.

REPARTITION TOPOGRAPHIQUE DE LA FLORE DIGESTIVE

La répartition de la flore varie selon les segments du tube digestif. Elle dépend de la teneur du milieu en oxygène, des sécrétions du tube digestif haut, des nutriments disponibles et de la vitesse du transit (rapide de la bouche au caecum, plus lent ensuite). Globalement il existe un gradient croissant oral-aboral :
- dans l'estomac, du fait d'un pH bas, la flore est quasi inexistante (inférieure à 10³ UFC/g) / (UFC = Unités Formant Colonies),
- dans l'intestin grêle, on observe une variation quantitative (duodénum 10³-10⁴ UFC/g, jéjunum 10⁴-10⁶ UFC/g, iléon 10⁶-10⁸ UFC/g) et qualitative : diminution progressive des bactéries aérobies au profit des bactéries anaérobies strictes. Il y a peu de bactéries dans l'intestin grêle où elles ne jouent pratiquement aucun rôle,
- dans le côlon, le transit, très fortement ralenti, est à l'origine d'une stase d'où l'augmentation importante de la population bactérienne (de 10⁹ à 10¹¹ UFC/g). C'est une véritable chambre de fermentation, siège de très nombreuses biotransformations des aliments non assimilés au niveau du grêle. Le côlon est la seule zone colonisée de façon permanente : la flore microbienne essentiellement anaérobie est dense et active, produisant localement de nombreux métabolites.

Figure 2

Les bactéries présentes dans le tube digestif sont des xénobiotiques* qui, n'étant pas reconnues par l'hôte, devraient être rejetées. Or, cette masse bactérienne énorme est tolérée et est même responsable d'une stimulation non spécifique du système immunitaire. La seule stase ne permet pas de l'expliquer : il est vraisemblable que les souches bactériennes possèdent des capacités d'adhésion soit aux mucines, soit aux cellules coliques par des systèmes spécifiques (adhésines) ou non spécifiques (liaisons ioniques, liaisons hydrogène).

COMPOSITION CLASSIQUE D'UNE FLORE INTESTINALE HUMAINE

On peut définir de façon "simpliste" une flore normale par l'ensemble des espèces présentes dans l'écosystème de façon constante et capables de s'y multiplier dans les conditions environnementales du tube digestif (Figure 1). Mais il existe de très grandes variations dans les résultats publiés, selon les modes de prélèvement, les méthodes microbiologiques, la présence éventuelle de bactéries d'origine alimentaire, la physiologie intestinale et le contexte environnemental. On est loin de connaître toutes les espèces et leurs différents types, donc de bien appréhender les variations de flore induites par les modifications de régime alimentaire, les bactéries exogènes, les substances antibiotiques...

Les bactéries habituellement présentes dans l'intestin grêle appartiennent aux genres :
Lactobacillus, Streptococcus, et à quelques espèces de la famille des Enterobacteriaceae à des concentrations faibles jusqu'à l'iléon où elles apparaissent dominées par des espèces anaérobies à Gram négatif appartenant au genre Bacteroides.

Dans le côlon, il faut distinguer 4 types de flore :
- flore dominante (N>10⁹ UFC/g) exclusivement anaérobie : Bacteroides, Eubacterium, Bifidobacterium, Peptostreptococcus, Ruminococcus, Clostridium, Propionibacterium,
- flore sous dominante (10⁶>N>10⁸ UFC/g) : différentes espèces de la famille des Enterobacteriaceae (surtout E.coli) et les genres Streptococcus, Enterococcus, Lactobacillus, Fusobacterium, Desulfovibrio, Methanobrevibacter,
- flore résiduelle (N<10⁶ UFC/g) : bactéries en transit ou réprimées par la flore résidente,
- flore fécale : facilement accessible pour l'analyse, elle renferme de nombreuses espèces mortes et n'est pas représentative des différentes niches écologiques de l'écosystème microbien digestif (Figure 2). L'analyse de la flore fécale ne donne qu'une vue très limitée de l'écosystème mais permet de retrouver des souches pathogènes ou potentiellement pathogènes pour l'hôte.

RÔLES DE LA FLORE INTESTINALE HUMAINE

a/ Effets digestifs

Des modifications anatomiques et histologiques liées à la présence de la microflore sont mises en évidence en comparant ce qui se passe chez l'animal conventionnel par rapport à l'animal axénique (dépourvu de germes). C'est ainsi que l'on constate que :
- l'absence de flore entraîne un ralentissement du transit intestinal et une dilatation du caecum (effet sur la motricité),
- la vitesse de renouvellement cellulaire et l'index mitotique sont significativement réduits chez l'animal axénique (effet sur la trophicité).

b/ Effets nutritionnels

• bénéfiques pour l'hôte
- production d'acides gras à chaîne courte diminuant la synthèse hépatique du cholestérol; l'un d'eux, l'acide butyrique, est la principale source d'énergie de la muqueuse colique,
- dégradation des hydrates de carbone non absorbés (amidon, pectine, glycoprotéines) aboutissant à la production d'acides organiques assimilables par l'hôte (acétate, propionate, butyrate) et de gaz (CO₂ ,H₂),
- hydrolyse des lipides alimentaires non absorbés grâce aux lipases bactériennes et à la conjugaison des acides biliaires primaires, indispensable pour une bonne absorption des graisses,
- dégradation de certaines protéines et de certains acides aminés (tryptophane), permettant la récupération de l'azote,
- apport vitaminique : certaines bactéries anaérobies facultatives (E.coli, E.aerogenes) sont capables de synthétiser in vitro un large éventail de vitamines (biotine, riboflavine, acide pantothénique, pyridoxine et vitamine K). Des bactéries anaérobies strictes (C.butyricum, Veillonella sp.) sont capables de synthétiser la vitamine B12, d'une grande utilité pour la croissance locale bactérienne.
Il n'existe pas de données précises sur l'utilisation de ces vitamines par l'hôte, notamment par l'homme.

Figure 2

• défavorables pour l'hôte :
- métabolisme glucidique : les activités de type ß-glucuronidase libèrent à partir des ß-glucuronides des aglycones à pouvoir cancérigène,
- métabolisme azoté : la dégradation par la microflore des nitrates et des amines secondaires aboutit à la production de nitrosamines cancérigènes,
- métabolisme des xénobiotiques* : possibilité d'inactivation de médicaments (inactivation de la digoxine par Eubacterium lentum) ou de production de métabolites toxiques. Ainsi les myrosinases d'origine bactériennes, capables d'hydrolyser les glucosinolates des crucifères (choux, choux de bruxelles, navets…) peuvent être responsables de diarrhées. De même, après consommation importante et prolongée de choux, les métabolites dérivés de la 5-vinyl-oxazolidine-2-thione (goitrine) sont responsables d'une diminution importante de la captation de l'iode par la thyroïde.

ÉTABLISSEMENT DE LA FLORE INTESTINALE
	A la naissance, le tube digestif est normalement stérile mais il est très rapidement colonisé par les bactéries de l'environnement direct (flore de la mère, notamment) pour atteindre une population comprise entre 109 et 1011 UFC/g au bout de 48 h dans le côlon. Phénomène complexe, encore mal connu, relativement spécifique à chaque espèce animale, la colonisation s'effectue différemment, selon que l'enfant est né par voie basse ou par césarienne.		Chez le nourrisson, la flore microbienne présente une grande variabilité : prédominance de Bifidobacterium chez la majorité des enfants nourris au sein ou prédominance de Lactobacillus chez les enfants en allaitement artificiel. Chez l'enfant de 1 à 4 ans, parallèlement à la diversification alimentaire, on observe une modification progressive de la flore qui tend vers celle de l'adulte et que l'on qualifie de "flore normale". Mais peut-on réellement parler de flore normale ?

c/ Protection contre l'infection

Elle s'exerce d'abord par l'effet de barrière exercé par la flore résidente vis-à-vis des bactéries exogènes ("résistance à la colonisation"), par élimination totale de la souche exogène (effet drastique), ou par maintien de la souche exogène en sous-dominance (effet permissif). Les mécanismes expliquant ces phénomènes, mal connus, sont étroitement liés aux souches anaérobies strictes dominantes de la flore résidente.
La flore digestive stimule aussi l'immunité locale, comme l'ont montré les comparaisons du statut immunitaire des animaux conventionnels et axéniques.
Ces deux effets peuvent, dans certaines conditions, être augmentés par quelques souches bactériennes probiotiques** en transit (bactéries lactiques).

** Préparation microbienne vivante utilisée comme additif alimentaire et qui a une action bénéfique sur l'animal-hôte, en améliorant la digestion et l'hygiène intestinale (Füller, 1989). Plus récemment, Schaafsma les définit chez l'homme comme « des organismes vivants qui, après digestion en certaines quantités, exercent des effets bénéfiques pour la santé allant au-delà des vertus nutritives inhérentes de base. »

STABILITE APPARENTE DE LA FLORE

Avec les techniques classiques de microbiologie, on constate, chez un même individu, une assez bonne stabilité de la flore. On a encore beaucoup à apprendre sur ce sujet et notamment sur l'influence que peuvent avoir différents types d'agressions comme le jeûne alimentaire, la modification brutale de régime, le ralentissement du transit,les modifications du péristaltisme, l'antibiothérapie (à l'origine d'un dysmicrobisme et de diarrhées), avec comme conséquences des modifications des effets physiologiques, métaboliques et immunitaires liées à la microflore digestive de l'hôte.

CONCLUSION

La microflore intestinale fait partie d'un écosystème complexe dont la connaissance devrait beaucoup progresser grâce aux nouvelles techniques de biologie moléculaire. On peut espérer, grâce à ces nouvelles approches, mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent la colonisation du tube digestif, qui régissent les interactions bactériennes, la résistance à la colonisation, la stimulation de l'immunité et qui modulent les propriétés métaboliques des bactéries présentes. Nos connaissances actuelles confirment que notre flore intestinale est indispensable au bon fonctionnement de notre organisme. En conséquence, elle doit être protégée, et dans les années à venir des propositions scientifiques seront faites en ce sens, en utilisant par exemple des souches bactériennes probiotiques dont l'activité aura été scientifiquement prouvée.

Pr Pierre BOURLIOUX
Département de Microbiologie -Immunologie
Faculté de Pharmacie - Université Paris-Sud

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