Le microbiote fécal est-il un médicament ?

La réponse varie selon les pays. En France et aux États-Unis, le microbiote fécal est considéré comme un médicament. Ce n’est pas le cas au Royaume-Uni, au Danemark ou aux Pays-Bas. En France, l’Agence Nationale de Sécurité des Médicaments (ANSM) a publié en mars 2014 un document encadrant la pratique, mis à jour en 2016⁴. Il décrit la procédure, notamment la sélection des donneurs.

Et concrètement ?

En France, sa préparation doit être réalisée sous la responsabilité de la pharmacie à usage intérieur (PUI) d’un établissement de santé³. Les selles recueillies sont diluées, mixées, filtrées puis transférées dans des seringues avant d’être administrées. Elles peuvent également être congelées, ce qui offre la possibilité de créer des banques de selles disponibles à tout moment⁵. « La congélation permettrait en outre de limiter le risque de transmission d’agents infectieux et de s’affranchir de l’étape de présélection (le bilan de dépistage étant alors effectué sur le transplant lui-même) », ajoute l’ANSM.

Le microbiote intestinal (ou flore intestinale) est un organe à part entière composé de milliards de microorganismes (bactéries, champignons, virus...), qui interagissent en permanence entre eux et avec l’organisme (l’hôte) qui les héberge. Le côlon est le siège d’une compétition féroce entre les microorganismes pour la nourriture et l’espace disponible, mais aussi d’une étroite collaboration pour la digestion des grosses molécules. Pour combattre l’infection à Clostridium difficile, le fonctionnement de la TMF reposerait sur quatre modes d’action³ :

On le sait : une moindre diversité de micro-organismes dans le microbiote intestinal est associée à des pathologies comme le diabète, le cancer colorectal et les troubles gastro-intestinaux complexes comme les MICI. Mais pour utiliser cette diversité comme biomarqueur, encore faut-il en avoir une bonne image : alors que les métabolites fécaux sont un indicateur de la composition du microbiote, qu’en est-il des métabolites sanguins ?

40 métabolites prédictifs identifiés

Pour le savoir, une équipe a tenté de prédire la diversité du microbiote intestinal à partir de quelque 1 000 analytes sanguins dans une cohorte de 399 adultes américains en bonne santé participant à un programme sur le bien-être. Les résultats montrent que 40 métabolites présents dans le sang de l’hôte, dont 13 d’origine microbienne, expliquent 45 % de la diversité du microbiote intestinal, qu’ils pourraient donc prédire. Cette capacité de prédiction des métabolites a été confirmée dans une cohorte de validation distincte portant sur 540 personnes, en plus ou moins bonne santé.

Ni trop, ni trop peu de diversité

Par ailleurs, les résultats suggèrent que plus qu’une diversité maximale, c’est une diversité optimale qu’il conviendrait de privilégier pour une bonne santé. Car d’une part, on observe une association positive entre des métabolites microbiens polyphénoliques et la diversité du microbiote intestinal, qui pourrait refléter un régime alimentaire riche en fruits, légumes et céréales (eux-mêmes riches en polyphénols). Mais d’autre part, certains des métabolites microbiens prédictifs de diversité sont liés à des pathologies cardiovasculaires ou rénales. Ainsi, de même qu’un manque de diversité, un excès pourrait se révéler délétère. Au point que les auteurs évoquent l’idée d’un intervalle idéal caractérisé par « ni trop, ni trop peu » de diversité en fonction de la valeur de l’indice. Enfin, les auteurs relèvent que les associations entre les métabolites sanguins et la diversité du microbiote intestinal diffèrent tout au long des classes d’indice de masse corporelle (IMC), suggérant qu’il est trop restrictif de se limiter aux seules catégories d’IMC « normal » et « obèse ».

Vers des tests cliniques ?

Pris globalement, ces résultats témoignent de l'intime relation entre la physiologie de l'hôte et le microbiote intestinal, et suggèrent que le métabolome sanguin de l’hôte constitue une interface importante entre l’écosystème intestinal et la santé humaine. À terme, la capacité de marqueurs plasmatiques à prédire la diversité du microbiote intestinal pourrait ouvrir la voie à la mise au point de tests cliniques permettant de surveiller la santé microbienne intestinale par simple prélèvement sanguin, facile à analyser.

La stéatose hépatique non alcoolique se caractérise par un excès de graisses dans le foie, non liée à une consommation excessive d'alcool. En l’absence de prise en charge, le foie devient le siège d’une inflammation et se détériore progressivement : on parle alors de stéatohépatite non alcoolique (ou NASH) ; celle-ci peut évoluer vers une fibrose, puis une cirrhose, et enfin un cancer du foie. Elle est fréquemment associée à des maladies métaboliques comme l’obésité, et à des altérations du microbiote intestinal. On ne connait cependant pas les mécanismes précis à l’origine du développement de cette pathologie.

Une bactérie productrice d’alcool

En étudiant le cas d’un patient atteint d’une NASH et présentant un syndrome d’auto-brasserie (sidenote: Le syndrome d’auto-brasserie - ou syndrome de fermentation alcoolique - se manifeste par une ivresse après un repas riche en sucres, sans consommation d’alcool. ) , des chercheurs chinois ont découvert que des bactéries pouvaient être à l’origine de ce syndrome, jusque-là attribué à des levures. L’analyse de ses selles a révélé la présence, à des taux jusqu’à 900 fois supérieurs à la normale, des bactéries Klebsiella pneumoniae capables de produire de grandes quantités d’alcool. Étendue à 43 patients atteints d’une stéatose hépatique non alcoolique, leur étude a montré que plus de 60 % d’entre eux hébergeaient ces types bactériens dans leur microbiote intestinal, contre seulement 6 % des individus en bonne santé. Pour aller plus loin, les chercheurs ont fait absorber ces bactéries à des souris saines ; au bout de 4 semaines, elles ont, à leur tour, développé la maladie du foie gras. Les lésions du foie étaient aussi importantes que celles induites par une consommation excessive d’alcool chez les souris. Enfin, ils ont remarqué qu’une administration de glucose chez les souris malades et possédant cette bactérie permettait de détecter de l’alcool dans le sang. Les bactéries ont en effet besoin de sucre pour produire de l’alcool : c’est le principe même de la fermentation alcoolique !

Un test à base de sucre ?

Ces découvertes pourraient déboucher sur la mise au point d’un test diagnostique simple et efficace, à base de sucre. La détection d’alcool dans le sang après cette absorption de glucose, indiquerait la présence en excès de la bactérie et permettrait de proposer un traitement antibiotique ciblant K. pneumoniae, suggèrent les chercheurs.

Le traitement par inhibiteur de check points immunitaires (ICI) est une forme d'immunothérapie qui représente une nouvelle option thérapeutique pour certaines tumeurs, dont le mélanome et le cancer pulmonaire non à petites cellules (CPNPC). En dépit de son efficacité, son utilisation ne bénéficie qu’à un nombre restreint de patients. D’où les efforts pour mieux anticiper la réponse au traitement et mieux orienter sa prescription en routine. Dans ce contexte, une équipe s’est demandé si le moment de la prise d’un antibiotique (ATB) à large spectre pour remédier essentiellement aux infections respiratoires– soit antérieurement, soit concomitamment à l’ICI - pouvait modifier l’efficacité du traitement via la modulation du microbiote intestinal.

Chute de la survie de 26 à 2 mois

Cette étude de cohorte prospective, menée dans 2 centres universitaires, a inclus 196 patients (137 hommes et 59 femmes ; âge moyen de 68 ans) atteints de cancers (119 CPNPC, 38 mélanomes, 39 autres cancers) ayant bénéficié d’un traitement par ICI pendant plus de trois ans. Ses résultats soulignent qu’une antibiothérapie administrée dans les 30 jours précédant le traitement par ICI (pATB, pour prior ATB) diminue nettement la survie globale des patients, et ce quel que soit le cancer (2 mois pour les patients pATB vs. 26 mois pour ceux sans traitement antibiotique préalable). Le taux de tumeurs réfractaires au traitement est également largement plus élevé chez patients pATB (81 % vs. 44 % sans pATB). Ainsi, le timing de l’antibiothérapie semble crucial : alors qu’une administration concomitante à l’ICI n’a pas d’incidence, elle est de mauvais pronostic lorsqu’elle est administrée préalablement.

Comprendre le rôle du microbiote intestinal

Les auteurs ont conscience que leurs résultats demeurent limités par la petite taille de leur cohorte et par le manque d’analyse de corrélation entre l’antibiothérapie et la composition du microbiote des patients. Mais ils confortent les résultats d’études précédentes, selon lesquels une dysbiose intestinale est associée à une mauvaise réponse au traitement par ICI anti-cancéreuse. Parmi les hypothèses évoquées, l'utilisation d'ATB provoquerait des perturbations prolongées de l’écosystème intestinal et nuirait ainsi à l’efficacité des lymphocytes T contre le cancer. Mais il ne s’agit que d’une hypothèse encore vague, et des études mécanistiques devront être rapidement menées afin de comprendre comment les altérations du microbiote intestinal induites par des antibiothérapies préalables impactent négativement l’efficacité des traitements par ICI.

L’impact du microbiote intestinal sur la santé étant de plus en plus documenté, se développent des stratégies visant à l’influencer favorablement, notamment via l’alimentation. Certains chercheurs travaillent ainsi sur des aliments spécifiquement destinés à agir sur le microbiote, ou MDF (Microbiota-directed foods), en l’occurrence des polysaccharides (fibres végétales).

34 ‘fibres’ testées

Un modèle murin a permis de mieux comprendre comment les bactéries de l’intestin humain interagissent avec les polysaccharides alimentaires, ainsi qu’entre elles : des souris axéniques colonisées par des souches bactériennes intestinales bénéfiques (Bacteroides issus d’un homme adulte mince, et qui le distinguent de son jumeau obèse) ont été nourries de différentes combinaisons de 34 fibres alimentaires, ajoutées à un régime à faible teneur en fibres représentatif de celui adopté aux États-Unis. En combinant des technologies de pointe, les chercheurs ont identifié les composés bioactifs des fibres favorisant le développement de certains Bacteroides. Ainsi, 21 des 34 polysaccharides testés favorisaient significativement la croissance de certaines espèces, comme la pectine d’agrumes et la fibre de pois avec Bacteroides thetaiotaomicron. Des résultats qui pourraient à terme permettre d’enrichir l’alimentation en ces actifs.

Des compétitions inter-espèces

Pour comprendre les mécanismes en jeu et identifier les fibres consommées ou non, des expériences complémentaires ont été menées, y compris via des biocapteurs, billes magnétiques recouvertes de certains polysaccharides et facilement récupérables dans les selles. Elles ont confirmé que 2 espèces bactériennes différentes (par exemple Bacteroides cellulosilyticus et Bacteroides vulgatus), dès lors qu’elles sont dotées des gènes nécessaires, peuvent dégrader le même polysaccharide. Ainsi, des compétitions s’instaurent pour l’accès aux ressources nutritives.

Vers une médecine nutritionnelle personnalisée ?

En cherchant à étudier l’adaptation des micro-organismes intestinaux à leur milieu (compensation d’une espèce absente, compétition entre espèces concurrentes), les scientifiques ont constaté que certaines bactéries s’avèrent plus flexibles que d’autres concernant l’utilisation du substrat. C’est par exemple le cas de Bacteroides ovatus, qui sait s’adapter à la présence de B. cellulosilyticus, son concurrent pour l’arabinoxylane (constituant majeur des parois végétales de céréales et de pois), ce que ne sait pas faire B. vulgatus. Or identifier les organismes les plus flexibles contribue à comprendre comment certaines souches peuvent coexister avec les autres « habitants » des communautés intestinales. Forte de ces résultats, l’équipe entrevoit déjà la personnalisation des recommandations nutritionnelles, fondées sur la collecte des données microbiologiques et physiologiques de l’hôte via des biocapteurs.

Un microbiote vaginal en bonne santé se caractérise par une très faible diversité bactérienne et la prédominance d’une ou de quelques espèces de lactobacilles. À l’inverse, une grande diversité et un appauvrissement en lactobacilles déséquilibrent la flore, comme dans le cas de la vaginose bactérienne. Une infection bénigne mais qui prédispose aux infections sexuellement transmissibles, aux infections urinaires, et qui accroît le risque d’accouchement prématuré. S’ils sont efficaces à court terme, les antibiotiques n’empêchent pas les rechutes, qui atteignent 70 % à 3 mois. La transplantation de microbiote vaginal serait-elle la solution ?

Les donneuses passées au crible

Une équipe américaine a soumis 20 femmes volontaires à un questionnaire classique auquel ils ont ajouté des questions d’ordre médical et sexuel (infections vaginales, nombre de partenaires, usage de préservatifs, type de contraception...). Après avoir procédé à des examens cliniques et biologiques afin de déterminer leur statut infectieux, ils ont analysé la composition de leur microbiote vaginal. Ce protocole de sélection très rigoureux des donneuses leur a permis de déterminer le greffon idéal : des sécrétions vaginales riches en lactobacilles qui confèrent un pH acide, garant d’une meilleure protection contre les germes infectieux.

Des critères d’inclusion stricts

Les auteurs proposent d’élargir le dépistage à de nombreuses autres infections que celles prévues pour les dons classiques et suggèrent divers critères d’exclusion : exposition antérieure au virus de l’herpès, survenue de plusieurs infections urinaires, présence de bactéries « étrangères » au microbiote vaginal... Les donneuses doivent par ailleurs s’abstenir de toute relation sexuelle pendant au moins 30 jours avant le prélèvement et ne pas suivre de traitement hormonal. La proportion de femmes éligibles a ainsi été réduite à 35 % - un nombre qui devrait être encore plus faible en conditions réelles. Quant à elles, les receveuses potentielles ne devraient pas être exemptes d’un dépistage des IST, non pas à des fins d’exclusion mais pour leur garantir le suivi post greffe le plus sûr possible.

Comment lutter contre la transmission de pathogènes hautement résistants aux antibiotiques comme Enterococcus faecium résistant à la vancomycine (ERV) dans les établissements de santé ? Une approche prometteuse repose sur le renforcement de la résistance intestinale à la colonisation via l'administration de bactéries intestinales protectrices. Ainsi, chez la souris, la transplantation bactérienne semble rétablir la résistance à la colonisation et réduire la densité intestinale des ERV. Et ce via le recours à l’association dite « CBBP_SCSK » de 4 souches bactériennes, dont Blautia producta (BP_SCSK; SCSK désignant la souche de Blautia). Restait à comprendre les mécanismes d’inhibition en jeu. C’est en partie chose faite avec les travaux récemment publiés dans Nature par des chercheurs américains.

Un lantibiotique semblable au conservateur E234

Au regard des résultats des expériences menées, BP_SCSK parviendrait à réduire la croissance des ERV en sécrétant un lantibiotique, lequel serait similaire à la nisine-A, produite par Lactococcus lactis, et largement utilisé en agro-alimentaire comme conservateur (E234). Similaire, mais bien plus efficace et sélectif.

Plus efficace et sélectif in vivo

Bien que la croissance de l'ERV soit inhibée à la fois par BP_SCSK et L. lactis in vitro, les choses s’avèrent bien différentes in vivo : seule BP_SCSK est détectée dans le côlon (elle représente environ 25 % des bactéries présentes 5 jours après administration de CBBP_SCSK), réduit la densité des ERV et inhibe les pathogènes à Gram+ tout en préservant les autres bactéries commensales intestinales ; a contrario, L. Lactis ne parvient pas à coloniser le tractus digestif et possède un spectre d’action plus large, sacrifiant certaines bactéries bénéfiques.

Un agent probiotique potentiel

Les résultats soulignent également que les gènes codant la synthèse du lantibiotique sont naturellement présents dans les microbiomes humains d’individus en bonne santé ; et que les espèces productrices de lantibiotiques inhibent les ERV. De plus, chez 22 patients à haut risque d'infection à ERV (car subissant une greffe de cellules hématopoïétiques), une abondance élevée de gènes codant pour le lantibiotique est associée à une densité réduite d'E. faecium. De même, chez les souris axéniques transplantées avec des préparations fécales provenant de ces patients, la résistance à la colonisation par ERV est corrélée à l'abondance du gène du lantibiotique. De quoi soutenir l’idée que les bactéries intestinales productrices de lantibiotiques réduisent la colonisation par ERV et représentent des agents probiotiques potentiels pour rétablir la résistance à ce pathogène.

^{*peptide bactérien de petit poids moléculaire doté d’une activité bactéricide produit par un grand nombre de bactéries à Gram +}

Originaire d’Asie du Sud-Est, le moustique-tigre (également connu sous le nom d’Aedes albopictus), s’est rapidement propagé à l’ensemble des continents. Seul l’Antarctique a résisté à cet envahisseur ! La capacité de la femelle à transmettre pas moins de 19 virus (dont ceux de la dengue, du Chikungunya, de la fièvre Zika) en fait un véritable fléau sanitaire contre lequel il est urgent d’agir.

Attirés par certaines peaux

On sait que les moustiques-tigres sont, notamment, attirés par la sueur humaine. Mais pas n’importe laquelle ! La preuve : certains se font systématiquement piquer quand d’autres sont totalement snobés par ces suceurs de sang ! Une injustice qui serait due à la concentration de la sueur en certains composés volatils (acide lactique, acétone…), responsables de l’odeur de la peau. Or ces composés sont sécrétés à la fois par les glandes sébacées et par les bactéries du microbiote cutané. La composition de ce dernier pourrait donc être à l’origine de l’attirance des moustiques-tigres pour certains individus.

Un pouvoir d’attraction variable

Une équipe française a voulu identifier les composés associés au pouvoir attractif ou répulsif des bactéries du microbiote de la peau de 12 volontaires envers les moustiques-tigres femelles. Dans un premier temps, ils ont découvert que trois bactéries naturellement présentes dans notre flore cutanée attiraient les insectes (Staphylococcus saprophyticus, Klebsiella rhizophila et Kylococcus sedentarius), tandis que deux autres les repoussaient (Corynebacterium tuberculostearicum et Staphylococcus hominis). Puis ils ont constaté que deux molécules étaient associées aux espèces attractives, mais uniquement lorsqu’elles étaient sécrétées en quantités élevées ; à des taux moins élevés, elles étaient, au contraire, associées à l’une des deux bactéries répulsives.

De nouveaux pièges olfactifs

D’après les auteurs, ces découvertes pourraient ouvrir la voie au développement de nouvelles méthodes de prévention des piqûres de moustiques-tigres destinées à empêcher la croissance des bactéries « attractives » ou de modifier leur capacité à produire des composés volatils qui attirent les insectes.

L’infection à Clostridioides difficile (sidenote: Clostridioides difficile anciennement Clostridium difficile )  (ICD), qui touche près de 450 000 personnes et cause 30 000 décès par an aux États-Unis, est responsable d’une proportion importante des décès attribuables à une résistance aux antibiotiques. L’ICD commence par l’ingestion de spores et leur adhésion ; viennent ensuite la germination et la colonisation des formes végétatives de la bactérie, qui sécrètent des toxines responsables d’un spectre de symptômes, de la diarrhée à la colite pseudomembraneuse menaçant le pronostic vital. Mais le portage peut également être asymptomatique et ne révéler son potentiel pathogène qu’après prise d’antibiotiques.

Lister les métabolites présents

C. difficile est considéré comme un colonisateur opportuniste susceptible d’être supprimé par des microbiotes intestinaux sains ; plusieurs fonctions métaboliques sont suspectées de contribuer à cette élimination. Aussi, pour mieux comprendre la relation entre les métabolites intestinaux produits et l’ICD chez l’homme, une équipe a étudié les profils métabolomiques des selles de 186 patients hospitalisés présentant des symptômes de diarrhée : 62 patients ICD (culture toxigénique positive et test immuno-enzymatique positif), 62 personnes colonisées et asymptomatiques (culture positive et test immunitaire négatif) et 62 témoins appariés non colonisés par la bactérie (négatifs à la culture et au test). Leurs métabolites fécaux ont été caractérisés par chromatographie gazeuse.

Deux signatures métaboliques

Parmi les 2 463 métabolites détectés dans les selles, 43 permettent de discriminer les patients ICD des témoins non colonisés. Beaucoup d’entre eux sont issus de la voie fermentaire de Stickland (sidenote: la voie fermentaire de Stickland Réaction d’oxydoréduction couplée entre deux acides aminés, l’un jouant le rôle d’accepteur d’hydrogène, l’autre de donneur ; elle est rencontrée chez de nombreux Clostridium de Vladar HP. Amino acid fermentation at the origin of the genetic code. Biol Direct. 2012 Feb 10;7:6. ) , dans laquelle les bactéries, et notamment de C. difficile, utilisent des acides aminés comme substrats. L’association la plus forte est trouvée pour un acide gras à chaîne courte résultant de la fermentation de la leucine, présent en quantité bien plus élevée chez les patients ICD. L’équipe a également identifié une série d’acides biliaires secondaires, significativement moins présents chez les patients ICD, issus de la déshydroxylation par les bactéries intestinales d’acides biliaires dits primaires synthétisés et conjugués par l’hôte. Reste à savoir si ces acides biliaires déshydroxylés sont uniquement des biomarqueurs des patients ICD-négatifs, ou si leur formation les protègent de l’ICD, par exemple en inhibant la germination des spores.

Vers un diagnostic plus précis ?

In fine, ces résultats permettent de définir un profil métabolomique de l'ICD et pourraient permettre d’affiner le diagnostic des patients, en réduisant les faux-positifs liés à la détection de spores inactives par la culture toxigénique, et les faux-négatifs liés au manque de sensibilité du test immuno-enzymatique.