Notre tube digestif abrite pas moins de 1012 à 1014 micro-organismes, soit 2 à 10 fois plus que le nombre de cellules qui constituent notre corps. Cet ensemble de bactéries, virus, parasites et champignons non pathogènes constitue notre microbiote intestinal (ou flore intestinale).

Son rôle est de mieux en mieux connu et les chercheurs tentent aujourd’hui de comprendre les liens entre les déséquilibres du microbiote et certaines pathologies, en particulier les maladies auto-immunes et inflammatoires.

Plus d’un siècle après Élie Metchnikoff, cet embryologiste engagé par Louis Pasteur, qui évoquait l’importance fonctionnelle de la flore intestinale, la communauté scientifique mondiale commence à reconnaître que la physiologie de l’homme ne se restreint pas à son génome et aux produits de son expression. C’est en 2006 qu’une série de travaux pionniers sur l’obésité a achevé de nous convaincre qu’un humain doit désormais être considéré comme un holobionte, c’est-à-dire comme une symbiose entre ses cellules et les microorganismes, unicellulaires surtout, qui vivent en lui. Initialement, les fonctions reconnues du microbiote ne concernaient que la sphère intestinale et sa contribution aux fermentations des fibres et à la production de certaines vitamines. Fondées sur la culture – principalement en anaérobiose –, les études se restreignaient à considérer seulement quelques dizaines d’espèces faciles à cultiver. Tout a changé avec le développement des techniques de la biologie moléculaire et du séquençage rapide, progrès qui ont révélé la complexité du « microbiote », et son énorme potentiel génétique.
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Digestion , alimentation

Relier la digestion des aliments en nutriments et leur absorption ; expliquer l’importance des micro-organismes dans ces deux processus

On peut souligner l’importance des fonctions métaboliques du microbiote du colon (à travers la fermentation des substrats disponibles au niveau du colon) : il est possible de se référer à une courte synthèse dans l’ouvrage en ligne de la Société Nationale Française de Gastro- Enterologie, Les fondamentaux de la pathologie digestive, chapitre 13.

Mettre en relation régimes alimentaires, flores intestinales et fonctionnement de l’organisme

Le microbiote de chaque individu est unique. Néanmoins entre les personnes obèses et celles sans surpoids, on constate des différences dans sa composition. Des études chez la souris suggèrent que certaines bactéries favorisent le développement de l’obésité, tandis que d’autres en protègent, ouvrant la voie a de nouvelles stratégies thérapeutiques : la quantité de graisses stockée dans l’organisme peut être liée à la composition du microbiote intestinal.

D’après Philippe Gérard, Obésité, la flore intestinale mise en cause, Pour la Science, n °447, janvier 2015

De nombreux élèves peuvent avoir des conceptions fortement ancrées du devenir des aliments et des boissons dans le tube digestif (de type ≪ tuyauterie continue ≫ en lien avec l’obstacle que constitue la difficulté à concevoir que nombre de parois biologiques sont perméables tout en étant des limitantes

Cet obstacle ≪ transversal ≫ intervient autant pour la digestion (perméabilité de la paroi intestinale et des capillaires sanguins) que pour la cellule (perméabilité de la membrane cytoplasmique qui entoure chaque cellule). Il s’agit d’un obstacle qui permet de comprendre la fréquence impressionnante de schémas de type ≪ tuyauterie continue ≫ quand on demande à un élève ou a un adulte de dessiner le trajet dans son corps d’une pomme ou d’eau qu’il vient d’ingérer.

Cet obstacle transversal est un exemple pour comprendre la complexité aux origines de la ténacité de certaines conceptions qui peuvent dépendre a la fois de connaissances scientifiques, valeurs et pratiques sociales,… (par exemple le fait que tous les tuyaux de notre vie quotidienne ont des parois imperméables). Certains schémas montrent le chemin des aliments dans le tube digestif situé dans la silhouette d’un petit garçon qui mange une pomme : celle-ci atteint, d’après la légende, l’estomac une minute après puis chemine dans l’intestin pour se retrouver dans l’anus 14 heures après, ce qui est faux puisque la quasi-totalité de la pomme passera dans le sang. Le schéma de tuyauterie continue est donc introduit très tôt chez l’élève. Le fait que l’appareil circulatoire n’est pas toujours représenté à cote de l’intestin y contribue également.

D’après Pierre CLEMENT, Recherche en didactique de la biologie sur les conceptions et obstacles. Dialogue avec Jean-Pierre Astol fi, RDST, N°9-2014

L’idée de transformation essentiellement mécanique des aliments est également répandue

Cette conception pourra être discutée à la lumière d’avancées scientifiques historiques réalisées par Réaumur (1752), Spallanzani (1783), Beaumont (1833) et Bernard (1843). Pour l’intégration de cette dimension historique (et d’autres), il est possible de se référer par exemple a l’ouvrage de Remi CADET, L’invention de la physiologie – 100 expériences historiques, Belin-Pour la Science, Paris, 2008

Le monde microbien et notre organisme

Relier l’ubiquité, la diversité et l’évolution du microbiote humain a une protection accrue et efficace de l’organisme

Au fil de l’évolution, une multitude de bactéries ont colonisé les organismes, celui des humains notamment, et ont forgé des interconnections multiples et complexes génératrices d’un véritable mutualisme hôte-microbiote. Ce mutualisme dépasse largement les aspects métaboliques et concerne, en particulier, une forte relation microbiote-système immunitaire. Chez les mammifères, le développement du système immunitaire intestinal est initié in utero par un programme déterminé génétiquement. Cependant, le développement complet de ce système immunitaire et sa maturation finale n’ont lieu qu’après la naissance, sous l’influence des très nombreuses bactéries qui colonisent alors l’intestin et qui composent le microbiote intestinal. Voir notamment l’article de Gérard Eberl, Nos bactéries et nous, un subtil équilibre, Pour la Science, n °447, janvier 2015

Identifier la nécessité d’un équilibre entre mesures d’hygiène et maintien du microbiote

En lien avec la théorie de l’hygiène de Jean-François Bach. Récemment, les chercheurs de l’Institut Pasteur sont parvenus a expliquer ce phénomène et montrer comment le microbiote agit sur l’équilibre du système immunitaire : la présence de microbes bloque spécifiquement les cellules immunitaires responsables du déclenchement des allergies. Dans cette étude publiée dans Science, l’équipe de Gérard Eberl (chef de l’unité Microenvironnement et Immunité a l’Institut Pasteur) a démontré chez la souris comment les microbes qui vivent en symbiose dans l’intestin agissent sur le système immunitaire pour bloquer les réactions allergiques. The microbiota regulates type 2 immunity through RORgt+ T cells, Science, 09 juillet 2015.

Pour un apport succinct concernant la description et les fonctions du microbiote intestinal en lien avec l’immunité (fonction barrière, fonction immune, fonction de protection), il est possible de se référer a l’ouvrage en ligne de la Société Nationale Française de Gastro- Enterologie, Les fondamentaux de la pathologie digestive, chapitre 13

Sources :

Un livre qui traite des microbiotes : le charme discret de l’intestin de Guilia Enders (ISBN 978-2-330-05026-9)
D’après eduscol.education.fr/ressources-2016 – Ministère de l’Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche – Mars 2016

Pour aller plus loin :