Que sait-on déjà à ce sujet ?

L’obésité et les pathologies qui y sont reliées comme le diabète nécessitent de nouvelles approches thérapeutiques car les traitements actuels comme les modifications du mode de vie et les traitements antidiabétiques sont insuffisamment efficaces pour réduire la morbidité et la mortalité. Pendant la dernière décennie, les changements dans la composition du microbiote intestinal ont émergé comme une nouvelle stratégie thérapeutique potentielle pour améliorer la sensibilité à l’insuline [1]. Plusieurs études ont montré que la composition du microbiote intestinal est différente entre animaux minces et obèses, mais aussi que la composition microbienne pourrait être le reflet de fonctions métaboliques altérées avec notamment une perturbation des aliments ingérés [2]. Finalement, ces études chez l’animal ont suggéré un lien causal entre les anomalies du microbiote et le syndrome métabolique puisque le phénotype est transférable par TMF [2]. Bien que de nombreuses études observationnelles aient suggéré des corrélations entre une composition altérée du microbiote et le métabolisme chez l’homme, la causalité a été difficile à prouver. Les auteurs de la présente étude ont montré précédemment dans une petite étude pilote que la TMF de donneur mince à des hommes avec syndrome métabolique induisait une amélioration du métabolisme glucidique, parallèlement à des changements du microbiote fécal et duodénal [3]. Ces résultats ont poussé les auteurs à étudier les effets à court et long termes de la TMF de donneur mince sur la composition du microbiote intestinal dans un groupe plus grand d’hommes avec syndrome métabolique et à explorer la physiopathologie de l’insulinorésistance en corrélant les changements du microbiote intestinal à plusieurs marqueurs du métabolisme. De plus, les auteurs ont tenté d’identifier les caractéristiques basales du microbiote des receveurs permettant d’expliquer l’amélioration de l’insulinosensibilité chez certains patients (appelés répondeurs métaboliques) et pas chez d’autres (non répondeurs).

Quels sont les principaux résultats apportés par cette étude ?

Trente-huit hommes obèses avec syndrome métabolique ont été inclus et randomisés dans le groupe TMF allogénique (n = 26) ou autologue (n = 12). La TMF était réalisée par sonde nasoduodénale et répétée 6 semaines plus tard. Dix-huit semaines après la TMF, aucun effet n’était observé, ni sur le microbiote ni sur les paramètres du syndrome métabolique. En revanche, 6 semaines après la TMF, le microbiote du groupe TMF allogénique était modifié et les paramètres métaboliques et particulièrement l’insulinosensibilité étaient améliorés alors qu’aucun changement n’était observé dans le groupe TMF autologue (Figure 1). Contrairement à leur étude précédente, aucun changement dans la concentration de butyrate fécale n’a été observé [3]. En revanche, la TMF allogénique était associée à une augmentation de la concentration d’acétate fécal ainsi qu’à des modifications du taux d’une trentaine de métabolites sanguins dont plusieurs impliqués dans le métabolisme du tryptophane. Dans le sous-groupe des patients ayant répondu favorablement à la TMF allogénique, des changements ont été observés dans le microbiote fécal comme, par exemple, une augmentation de la bactérie Akkermansia muciniphila dont les effets favorables sur le syndrome métabolique ont été démontrés chez la souris. Les auteurs ont également mis en évidence que la composition basale du microbiote ainsi qu’une diversité faible étaient prédictives de la bonne réponse à la TMF.

Quelles conséquences en pratique ?

Les interventions sur le microbiote intestinal, et particulièrement la TMF, sont une piste thérapeutique valable dans le syndrome métabolique. Néanmoins, il existe une forte variabilité interindividuelle dans la réponse, pouvant être liée à des facteurs de l’hôte mais aussi du donneur. Par ailleurs, les effets sont relativement modestes avec une TMF unique et, au mieux, ils sont transitoires. Des stratégies plus ciblées, comme l’utilisation de probiotiques de nouvelle génération (bactéries issues du microbiote), et avec une administration prolongée sont donc plus attractives et sont actuellement à l’étude.

Diarrhée associée aux antibiotiques

La conséquence la plus fréquente et la mieux étudiée de la dysbiose intestinale due à la prise d’antibiotiques est la diarrhée associée aux antibiotiques (DAA). La DAA se produit dans ± 20 % des cas sous antibiotiques et dépend de la classe d’antibiotique, de la présence de facteurs de risque chez les patients (facteurs de susceptibilité individuelle, statut de l’hospitalisation, infections nosocomiales) et de la définition de la DAA. La DAA est définie comme un changement de la fréquence des selles avec au moins 3 selles liquides par jour pendant 2 jours consécutifs, survenant au cours de (début précoce) ou 2 à 6 semaines après un traitement antibiotique (début tardif), et si aucune autre cause ne peut être identifiée (infection bactérienne ou virale intercurrente, usage d’un laxatif, autre cause). La classe d’antibiotique (à large spectre), la durée de l’administration et l’âge du patient sont des facteurs de risque de développer une DAA. L’administration de certaines souches de probiotiques telles que Lactobacillus rhamnosus et Saccharomyces boulardii réduit l’incidence et la sévérité de la DAA [4].

Antibiotiques en début de vie

Les antibiotiques peuvent avoir un impact beaucoup plus large, en particulier s’ils sont administrés au cours de la période périnatale ou à des nourrissons. Les antibiotiques administrés intrapartum au cours d’un accouchement par césarienne ou par voie basse sont associés à une dysbiose du microbiote intestinal chez le nourrisson [5]. Une dysbiose acquise au cours de la période périnatale ou tôt en début de vie induira des conséquences à long terme. Un traitement antibiotique administré chez la mère pendant sa grossesse et l’allaitement entraîne de profondes altérations de la composition du microbiote chez les mères et les nourrissons [6]. L’administration d’antibiotiques en période prénatale est associée à un indice de masse corporelle (IMC) plus élevé à 2 ans [7].

Antibiotiques et poids

Des doses sous-thérapeutiques d’antibiotiques ont été utilisées comme stimulateurs de croissance dans l’élevage depuis les années 1950 [8]. L’effet est plus prononcé pour les antibiotiques à large spectre, et il est atténué lorsque les animaux sont élevés dans des conditions sanitaires. Des preuves empiriques croissantes suggèrent que les antibiotiques affectent également la croissance chez l’homme. Dès 1955, un essai contrôlé randomisé mené chez des recrues de la Marine a montré qu’un traitement antibiotique de 7 semaines entraînait une prise de poids significativement plus importante dans le groupe traité par rapport au placebo [8].

Il existe une relation linéaire positive entre le poids à la naissance et l’IMC chez les enfants âgés de 6 à 7 ans, qui est présente dans les pays à revenu élevé et à faible revenu [9]. Le microbiote intestinal des nourrissons permet de prédire l’IMC ultérieur et peut servir d’indicateur précoce du risque d’obésité. Les bifidobactéries et les streptocoques, qui sont des indicateurs de la maturation du microbiote chez les nourrissons, sont des candidats potentiels à la programmation métabolique des nourrissons, et leur influence sur l’IMC semble dépendre de l’usage des antibiotiques [10]. L’exposition aux antibiotiques avant l’âge de 6 mois, ou à plusieurs reprises au cours de la petite enfance, a été associée à une augmentation de la masse corporelle chez les enfants en bonne santé [11].

L’exposition répétée aux antibiotiques en début de vie, en particulier aux β-lactamines, est associée à une augmentation du poids et de la taille [12]. De tels effets peuvent jouer un rôle dans l’épidémie mondiale de l’obésité et souligner l’importance de l’usage judicieux des antibiotiques dans la petite enfance, en préférant les antibiotiques à spectre étroit [11]. Si la causalité de l’obésité peut être établie dans les études à venir, cela mettra davantage en évidence la nécessité d’employer de façon restrictive les antibiotiques [12].

L’administration de trois cycles d’antibiotiques ou plus avant que les enfants n’atteignent l’âge de 2 ans est associée à un risque accru d’obésité dans la petite enfance [13]. Dans une étude de cohorte, 6,4 % des enfants étaient obèses à l’âge de 4 ans [13]. Dans cette cohorte, l’exposition aux antibiotiques a été associée à un risque accru d’obésité à 4 ans ; plus le nombre de cycles d’antibiotiques était élevé, plus le risque était important [13]. Les enfants recevant des antibiotiques au cours de la première année de vie sont plus susceptibles d’être en surpoids plus tard dans l’enfance que ceux n’ayant pas été exposés (32,4 vs 18,2 % à l’âge de 12 ans, p = 0,002) [14]. Une exposition répétée à des antibiotiques à large spectre entre 0 et 23 mois est associée à une obésité infantile précoce [15].

Cependant, certaines études ont rapporté des résultats contradictoires. Une exposition aux antibiotiques dans les 6 premiers mois de vie par rapport à une absence d’exposition n’était pas associée à une différence statistiquement significative en termes de prise de poids à l’âge de 7 ans [16].

Microbiome intestinal, immunité et allergie alimentaire

Les interactions symbiotiques entre l’hôte et les microbes sont essentielles au développement immunitaire et métabolique de l’hôte. La colonisation précoce du microbiote peut influencer l’apparition de troubles métaboliques et immunitaires [1].

Une association claire a été trouvée entre l’utilisation précoce des antibiotiques (3 cycles ou plus) et l’allergie au lait, l’allergie aux aliments autres que laitiers et d’autres allergies dans une analyse longitudinale des données de 30 060 enfants [17]. Les associations sont devenues plus fortes pour les âges plus jeunes et différaient selon la classe d’antibiotiques [17].

L’usage d’antibiotiques par la mère avant et pendant la grossesse a été associé à un risque accru d’allergie au lait de vache chez les enfants et persistait après ajustement sur des facteurs confondants potentiels [17]. Le risque d’allergie au lait de vache augmentait avec l’augmentation du nombre d’antibiotiques utilisés par les enfants de la naissance au diagnostic (test de tendance p < 0,001) [18]. Une prophylaxie antibiotique intrapartum de la mère avait un impact significatif sur la population microbienne fécale des nourrissons, en particulier chez les nourrissons allaités [19]. L’administration intrapartum d’antibiotiques entraîne une réduction significative des souches de Bifidobacterium spp. [20]. La diminution de l’abondance de ces micro- organismes bénéfiques, associée à l’augmentation de la quantité de bactéries potentiellement pathogènes, peut suggérer que ces nourrissons sont plus exposés à des troubles gastro-intestinaux ou à des problèmes de santé lorsqu’ils sont plus âgés [20].

Antibiotiques et voies respiratoires

Les antibiotiques administrés pendant la première semaine de vie constituent un facteur de risque de rhinite allergique et de respiration sifflante, tandis que l’introduction précoce d’aliments solides tels que le poisson et le fait de vivre à la ferme sont des facteurs protecteurs vis-à-vis du développement d’une maladie allergique ultérieure. Les antibiotiques pris par le nourrisson au cours de la première année de vie sont associés à un risque accru d’asthme pendant l’enfance [21]. La force de l’association varie avec la classe de l’antibiotique, en corrélation avec leur effet sur le microbiome gastro-intestinal [21].

L’exposition aux antibiotiques a été associée à un risque accru d’asthme à l’âge de 3 et 6 ans en présence ou en l’absence d’une infection des voies respiratoires inférieures au cours de la première année de vie [22]. L’effet indésirable des antibiotiques était particulièrement fort chez les enfants ne présentant pas d’antécédents familiaux d’asthme (P(interaction) = 0,03) [22]. La prise d’antibiotiques était également un facteur de risque d’un résultat positif au dépistage cutané ou sanguin des allergies.

L’utilisation d’antibiotiques au cours de la première année de vie a été associée au développement d’une respiration sifflante transitoire et d’un asthme persistant [23]. Un effet dose-réponse a été observé : lorsque 5 cycles d’antibiotiques ou plus étaient administrés, le risque de développer de l’asthme augmentait de manière significative (p < 0,001). Il n’y a aucune association entre l’utilisation des antibiotiques et l’asthme d’apparition tardive [23]. L’utilisation des antibiotiques au cours de la première année de vie est associée à un risque accru d’asthme d’apparition précoce dans l’enfance débutant avant l’âge de 3 ans. Une causalité inverse et un biais protopathique peuvent être des facteurs confondants pour cette relation [23].

Antibiotiques et MICI

L’exposition aux antibiotiques tout au long de l’enfance est associée au développement de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), et cette relation diminue avec l’augmentation de l’âge lors de l’exposition aux antibiotiques. Une exposition avant l’âge de 1 an a été associée à un risque plus élevé, diminuant à 5 et 15 ans, même s’il est toujours indiqué que les antibiotiques à l’âge de 15 ans constituent un facteur de risque important de développer des MICI [24]. Chaque cycle d’antibiotiques augmentait le risque de MICI de 6 % (4 à 8 %) [24]. Comme pour toute étude observationnelle, la causalité ne peut être déduite à l’heure actuelle et il faut également envisager des facteurs confondants selon l’indication comme la prescription d’antibiotiques aux enfants présentant des symptômes intestinaux de maladie de Crohn non encore diagnostiquée [25]. L’utilisation des antibiotiques est fréquente dans l’enfance et constitue un facteur de risque potentiel de MICI justifiant un examen minutieux [25]. L’exposition aux antibiotiques a été fortement associée à la maladie de Crohn, de façon plus marquée chez les enfants, mais n’a pas été associée de manière significative à la rectocolite hémorragique [26].

Antibiotiques et diabète

L’exposition à une seule prescription d’antibiotiques n’a pas été associée à un risque accru de diabète [27], alors que le traitement par 2 à 5 cycles d’antibiotiques a été associé à un risque accru de diabète pour la pénicilline, les céphalosporines, les macrolides et les quinolones. Le risque augmentait avec le nombre de cycles d’antibiotiques. Il n’y avait aucune association entre l’exposition à des agents antiviraux et antifongiques et le risque de diabète [27]. L’exposition aux antibiotiques est susceptible d’augmenter le risque de diabète de type 2 [28]. Cependant, ces observations peuvent également correspondre à une augmentation de la demande d’antibiotiques due à un risque accru d’infections chez les patients présentant un diabète n’étant pas encore diagnostiqué [28]. L’exposition aux antibiotiques dans l’enfance n’est généralement pas associée au risque de développer un diabète de type 1 [29]. Les études futures devront évaluer les effets d’expositions multiples à des antibiotiques à large spectre au cours de la deuxième année de vie.

Antibiotiques et tumeurs malignes

Pour les tumeurs malignes gastro-intestinales, l’utilisation de la pénicilline a été associée à un risque élevé de cancers de l’oesophage, de l’estomac et du pancréas [30]. L’association a augmenté avec le nombre de cycles d’antibiotiques. Le risque de cancer du poumon a augmenté avec l’usage de la pénicilline, des céphalosporines ou des macrolides. Le risque de cancer de la prostate a légèrement augmenté avec l’usage de la pénicilline, des quinolones, des sulfamides et des tétracyclines. Le risque de cancer du sein a été modérément associé à une exposition aux sulfamides. Il n’y avait aucune association entre l’usage d’agents antiviraux et antifongiques et le risque de cancer [30].

Microbiome et statut pondéral à l’étude chez 935 couples mère-nourrisson

La composition et les altérations du microbiote chez des sujets obèses et des nouveau-nés venus au monde par césarienne ont été évaluées précédemment [1]. L’étude Canadian Healthy Infant Longitudinal Development (CHILD) est une étude longitudinale prospective de cohorte de naissance conçue pour recueillir des informations à des moments considérés comme particulièrement critiques pour la santé et le développement des enfants en termes de définition de l’influence de la génétique, de l’épigénétique et du microbiome au début de la vie [2]. Hein Tun et al. [1] ont inclus 935 couples mère-nourrisson dans l’étude et ont évalué le statut pondéral maternel durant la grossesse, la composition du MI des nourrissons (y compris le séquençage de l’ARN ribosomique 16S) après une durée médiane d’1 mois, et les scores Z de l’indice de masse corporelle ajustés en fonction de l’âge et du sexe à l’âge de 1 et 3 ans. Leurs résultats ont révélé que 7,5 % des nourrissons étaient en surpoids à l’âge de 1 an, et que 10,4 % étaient en surpoids à l’âge de 3 ans. Les nourrissons nés par voie basse de mères en surpoids ou obèses étaient 3 fois plus susceptibles d’être en surpoids à l’âge de 1 an, tandis que les nourrissons nés par césarienne de mères en surpoids avaient un risque 5 fois plus élevé d’être en surpoids au même âge. Un risque similaire était observé à l’âge de 3 ans. Une abondance des espèces de Firmicutes dans le MI des nourrissons, en particulier les Lachnospiraceae, est associée à un poids maternel excessif avant la grossesse et à un poids excessif dans l’enfance aux âges de 1 et 3 ans. Les genres de Lachnospiraceae impliqués différaient entre les nourrissons nés par voie basse et ceux nés par césarienne.

Une transmission intergénérationnelle du surpoids et de l’obésité en cas d’accouchement par césarienne ?

Cette étude de 935 couples mère-nourrisson a révélé une nouvelle voie médiatrice séquentielle impliquant le type d’accouchement et une plus grande abondance des Lachnospiraceae en ce qui concerne la transmission inter-générationnelle du surpoids et de l’obésité, en particulier en cas d’accouchement par césarienne. La prévention de l’obésité chez les femmes en âge de procréer est largement reconnue comme importante à la fois pour leur propre santé et pour celle de leur progéniture. Hanson et al. [3] ont souligné que les interventions visant à réduire ou à prévenir l’obésité avant la conception et pendant la grossesse pourraient contribuer de manière substantielle à l’atteinte des objectifs mondiaux de développement durable, en termes de santé, de bien-être, de productivité et d’équité dans les générations actuelles et futures. À ce titre, la compréhension du microbiome jouera, quant à elle, un rôle important.

Au cours des dix dernières années, des progrès remarquables ont été réalisés pour les patients atteints de cancer grâce à de nouvelles stratégies de traitement, notamment les inhibiteurs des points de contrôle immunitaires ciblant les antigènes associés aux lymphocytes T cytotoxiques (CTLA-4 ) et la protéine PD-1. Toutefois, les réponses thérapeutiques à ces nouvelles modalités de traitement sont souvent hétérogènes, et il a été signalé que certains patients n’y répondaient pas. Il a été suggéré que le microbiome intestinal était un facteur important de l’hôte chez les patients non répondeurs, de même que la génomique tumorale. Les études antérieures sur le microbiote et le cancer ont principalement porté sur les modifications du microbiote intestinal (MI) des patients atteints de cancer (« oncobiome ») ou des précurseurs du microbiote afin de définir les cancers à un stade précoce, en particulier les cancers colorectaux. Cependant, de nouveaux résultats prometteurs concernant l’influence du MI sur les réponses immunitaires antitumorales ont émergé. Deux nouvelles études ont été publiées dans le premier numéro de la revue Science cette année.

• Gopalakrishnan et al. [2] ont évalué les microbiomes oraux et intestinaux chez 112 sujets atteints de mélanome malin, recevant une immunothérapie anti-PD-1, et ont comparé la composition initiale du microbiote entre patients répondeurs et non répondeurs. Ils ont relevé des différences importantes en termes de diversité et de composition du MI entre ces deux catégories de patients. Une diversité alpha significativement plus élevée et une abondance relative des Ruminococcaceae/ Faecalibacterium ont été observées chez les répondeurs, et il a été proposé que cette composition favorable du MI renforçait l’immunité systémique et antitumorale chez les sujets atteints de mélanome. Les patients présentant une faible diversité et une abondance relativement élevée des Bacteroidales (microbiome intestinal défavorable) ont des réponses immunitaires antitumorales altérées.

• Matson et al. [3] ont évalué la composition du MI initial chez des sujets atteints de mélanome métastatique avant de recevoir un traitement anti-PD-L1. Parmi les répondeurs au traitement, il a été montré que Bifidobacterium longum, Collinsella aerofaciens et Enterococcus faecium étaient des membres prédominants du microbiote. Ces auteurs ont évoqué que le microbiome commensal pourrait avoir un impact mécanique sur l’immunité antitumorale chez les patients atteints de mélanome métastatique. Sur la base des résultats de ces deux études cliniques antérieures, on estime que le MI initial pourrait jouer un rôle essentiel dans la médiation de la réponse immunostimulante chez les personnes atteintes de mélanome recevant une immunothérapie telle qu’un traitement anti-PD-L1. D’autres études prospectives sont nécessaires pour identifier les interactions précises entre microbiome et cancer, non seulement chez les sujets atteints de mélanome, mais également en termes de pertinence potentielle pour tout type de cancer et les différentes stratégies de traitement.

Antibiotiques et microbiote intestinal

Le congrès a débuté par un symposium Biocodex consacré à l’impact des antibiotiques sur le microbiote intestinal. Le Dr. L. Armand-Lefevre a rappelé que les antibiotiques entraînaient une altération majeure du microbiote, d’autant plus importante que le spectre de l’antibiotique est large et que la concentration intestinale en antibiotique est élevée. De plus, la résilience du microbiote après une antibiothérapie peut être lente et incomplète. Outre ses effets secondaires bien connus à court terme tels que la diarrhée, la prise d’antibiotiques dans la petite enfance est associée à une augmentation du risque d’obésité, d’allergies et même de pathologies auto-immunes, a précisé le Dr. A. Mosca.

Notre mucus a besoin de fibres pour nous défendre

Notre consommation de fibres diminue de décennie en décennie, du moins en Occident, passant de plus de 150 g par jour il y a quelques générations à une dizaine de grammes par jour actuellement, et cela impacte directement la composition de notre mucus intestinal. L’équipe luxembourgeoise du Pr. M. Desai a en effet montré sur modèle murin que lors d’un régime pauvre en fibres, le microbiote intestinal utilisait les glycoprotéines du mucus comme substrat énergétique. Il en résulte un mucus intestinal érodé qui ne joue plus son rôle de barrière vis-à-vis de bactéries pathogènes telle Citrobacter rodentium, entraînant chez ces souris des colites létales [1].

Nouveaux biomarqueurs dans le cancer colorectal

Nous connaissions le rôle potentiel du microbiote dans la carcinogenèse colorectale. Le Dr M. Arumugam a montré, dans une étude métagénomique menée en collaboration avec l’équipe chinoise du Pr J. Wang, l’existence d’une « signature microbienne » du cancer colorectal (CCR), avec 4 biomarqueurs identifiés et significativement retrouvés chez des patients atteints de CCR comparativement aux sujets sains, dans des populations géographiquement différentes (Chine, Danemark, France, Autriche). Parmi ces biomarqueurs, deux gènes bactériens de Fusobacterium nucleatum (Fn) et Parvimonas micra (Pm) sont nettement surexprimés en cas de CCR [2]. Une autre étude récente a d’ailleurs confirmé l’intérêt de Fn comme biomarqueur des CCR, augmentant nettement la sensibilité du dépistage par test immunologique (FIT) et permettant de déceler 75 % des CCR non dépistés par le test immunologique classique [3].Avec cette avancée dans la reconnaissance d’une « signature microbienne » des CCR, nous pouvons imaginer dans un futur proche un dépistage du CCR chez des sujets asymptomatiques associant une recherche immunologique de sang dans les selles couplée à une analyse du microbiote.

Impact du microbiote sur la réponse à l’immunothérapie

On sait depuis quelques années que le microbiote intestinal a un impact sur l’efficacité des chimiothérapies. Depuis peu, des études montrent également que le microbiote joue un rôle majeur dans la réponse à l’immunothérapie. L’équipe du Pr. F. Carbonnel a montré sur 26 patients atteints de mélanome métastatique que le type de microbiote était corrélé à la réponse à l’ipilimumab (anti-CTLA-4) : en effet, ceux avec un microbiote riche en Faecalibacterium et autres Firmicutes avaient un taux de réponse élevé à l’ipilimumab et une survie significativement augmentée. La survenue d’une colite induite par l’ipilimumab était également plus fréquente dans ce groupe [4]. De la même manière, une autre étude récente a montré sur 112 patients atteints de mélanome métastatique que la réponse aux anti-PD-1 variait selon le microbiote avec, comme principaux facteurs prédictifs de réponse, l’alphadiversité et l’abondance relative en Ruminococcaceae (famille dont le genre principal est Faecalibacterium) [5].

La transplantation de microbiote fécal à l’honneur

Comme l’an dernier, la transplantation de microbiote fécal (TMF) a fait l’objet d’un workshop et a été souvent mise en avant dans les différentes présentations. Le Dr. G. Ianiro et le Dr. Z. Kassam sont revenus sur les résultats très prometteurs de la TMF dans la rectocolite hémorragique (2 essais contrôlés randomisés positifs, 1 essai avec tendance en faveur de la TMF sans atteindre la significativité), le syndrome métabolique, l’encéphalopathie hépatique, le syndrome de l’intestin irritable, la GVH (réaction du greffon contre l’hôte) digestive post-allogreffe. En dehors de l’infection récidivante à Clostridium difficile, la répétition de la TMF semble être indispensable dans la « prise de greffe » et l’efficacité du traitement. L’administration par capsules semble être l’avenir de cette technique mais des questions persistent notamment sur la quantité et la fréquence de prise, ces paramètres étant d’ailleurs susceptibles de varier en fonction de l’indication. L’accès à la TMF est de plus en plus facilité par l’émergence de « banques de selles », notamment dans les pays ayant attribué au transplant de microbiote un statut d’organe/tissu et non de médicament. Par exemple, aux États-Unis, 98 % de la population est à moins de 2 heures de voiture d’un centre pratiquant la TMF. Cette pratique s’est donc largement répandue ces dernières années mais il reste à l’harmoniser et probablement à l’adapter au patient en fonction de sa pathologie et de son microbiote.

Akkermansia muciniphila : probiotique de nouvelle génération ?

Découverte en 2004, A. muciniphila est une bactérie dominante dans le mucus intestinal. Elle dégrade la mucine, stimule la production de butyrate et produit une protéine pili-like Amuc1100 qui semble jouer un rôle important dans la réponse immunitaire et la fonction barrière du mucus intestinal. Elle semble avoir des propriétés bénéfiques, sa présence étant inversement corrélée à l’obésité, au syndrome métabolique et à certaines maladies cardiovasculaires [6, 7]. Chez la souris, son administration a des effets bénéfiques sur le syndrome métabolique, et les premières données cliniques chez l’homme ne devraient plus tarder…

Barcelone a accueilli du 28 octobre au 1^er novembre 2017 la 25^ème édition de l’UEG week. Le programme scientifique a notamment montré l’intérêt croissant et l’importance du microbiote intestinal (MI) dans les troubles gastro-intestinaux, un thème qui a fait l’objet de nombreuses sessions et de multiples posters. Ce fut un succès compte tenu du grand nombre de participants aux sessions programmées.

Composition et fonctions du microbiote intestinal

Le Dr. Ralijic-Stojanovic a souligné que l’utilisation de l’analyse de la séquence de l’ARNr 16S a permis de déterminer que la position taxonomique de nombreux microorganismes intestinaux mis en culture était incorrecte. À titre d’exemple, on peut citer Clostridium difficile, qui n’appartient pas au genre Clostridium butyricum, et qui est en fait un parent éloigné de Clostridium perfringens, contrairement à ce que l’on a toujours pensé [1]. Elle a rappelé qu’entre l’âge de 7 et 12 ans, le MI est encore différent de celui observé à l’âge adulte et a conclu son intervention en soulignant que la composition du MI est individuelle, spécifique, stable et susceptible de varier en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du mode de vie.

De son côté, le Dr. Bäckhed a mentionné que, si le rôle du MI dans le métabolisme est bien connu (optimisation de la disponibilité calorique, apport d’enzymes absentes chez l’homme et rôle dans la synthèse de la vitamine K et la production d’acides gras à chaîne courte), certaines publications plus récentes ont rapporté que les taux de bactéries productrices de butyrate sont réduits chez les patients atteints de diabète de type 2, qu’une augmentation des taux de Prevotella améliore le métabolisme du glucose et que les bactéries Christensenellaceae peuvent constituer un probiotique anti-obésogène [2]. Il a conclu que le MI doit être considéré comme un facteur environnemental qui contribue à la physiologie et au métabolisme de l’hôte.

Le MI est très complexe et, malgré les avancées de ces dernières années, il n’a pas encore révélé tous ses secrets.

Microbiote intestinal et maladies hépatiques

Le rôle du MI dans les maladies hépatiques est de mieux en mieux connu, et certains vont jusqu’à évoquer l’existence d’un « axe intestin-foie ». Le Dr. Gasbarrini a débattu du rôle du MI dans l’inflammation et la fibrose hépatique, en montrant que des altérations sévères du MI ont été observées chez des patients cirrhotiques, notamment une augmentation des taux d’Enterobacteriaceae, de Veillonellaceae et de Streptococcaceae et une diminution des taux de Clostridiaceae, de Lachnospiraceae et d’Eubacteriaceae. Il a émis l’hypothèse qu’une résilience insuffisante, entraînant une adaptation par le biais de l’acquisition d’un microbiote dysbiotique, peut contribuer à l’apparition de maladies chroniques associées au MI. Une rupture de la barrière intestinale constitue la pierre angulaire de la progression de la fibrose et de la sévérité des cirrhoses hépatiques.

Un autre point intéressant a été abordé : selon le mécanisme sous-jacent aux lésions hépatiques, le MI peut induire ou prévenir la fibrose hépatique. Les alternatives pour restaurer un MI sain sont la modulation (régime alimentaire, rifaximine, probiotiques ou prébiotiques) ou une « réinitialisation » grâce à une transplantation de microbiote fécal.

Pour sa part, le Dr. Kobyliak a présenté un poster [3] sur une étude menée chez des patients atteints de stéatose hépatique non alcoolique (NASH) ayant reçu un probiotique combiné à de l’huile de lin et des germes de blé ou un placebo pendant 8 semaines. Les résultats ont montré que l’administration concomitante de probiotiques et d’oméga 3 permet de réduire les graisses hépatiques, les lipides sériques, d’améliorer le profil métabolique et de réduire l’état inflammatoire chronique. Il a conclu que la modulation du MI à l’aide de probiotiques représente une nouvelle option dans la prise en charge de la NASH.

Cela confirme l’influence du MI sur les maladies hépatiques et l’existence de thérapeutiques complémentaires reposant sur l’utilisation de probiotiques.

Microbiote intestinal et MICI

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) représentent un groupe hétérogène de maladies inflammatoires chroniques affectant le tractus gastrointestinal. Les deux formes principales des MICI sont la rectocolite hémorragique (RCH) et la maladie de Crohn (MC). La relation entre le microbiote intestinal (MI) et les MICI fait l’objet d’un nombre croissant de publications.

Le Pr. Sokol a évoqué la pathogenèse des MICI via l’activation du système immunitaire par le biais du MI chez des hôtes sensibles sous l’influence de l’environnement. On sait que les patients atteints de MICI ont un microbiote anormal, avec une perte de diversité, d’autant plus sévère en cas de maladie active. Il a souligné qu’il existe une augmentation des protéobactéries et une diminution des Firmicutes, qui pourraient ou non être corrélées avec l’apparition de la maladie. Ainsi, le taux d’Escherichia coli adhérentes/invasives (protéobactéries) est significativement augmenté chez les patients atteints de MC mais pas de RCH ou chez les sujets sains. Par ailleurs, le taux de Faecalibacterium prausnitzii (Firmicutes), qui a des effets anti-inflammatoires, est diminué chez les patients atteints de MICI.

L’impact environnemental sur le MI est bien connu (type d’accouchement, alimentation, antibiotiques, etc.) et pourrait également avoir une incidence sur les MICI. Ainsi, au Danemark, Hviid et al. [4] ont observé dans une cohorte une corrélation entre le nombre de cycles d’antibiotiques reçus par un enfant et le risque de développer une MICI, celui-ci étant plus important pour la MC que pour la RCH.

Pour en revenir à la pathogenèse, la controverse actuelle porte sur le fait de savoir si les modifications du MI entraînent l’inflammation ou inversement. Le Pr. Sokol considère qu’ils sont tous les deux sur le même plan dans la mesure où les manifestations cliniques des MICI se produisent en raison de l’installation d’un cercle vicieux entre le MI et l’inflammation, l’un comme l’autre pouvant en être à l’origine. Les données apportées confirment donc le rôle important des bactéries du MI dans la pathogenèse des MICI. Cependant, les connaissances sur le rôle du MI fongique dans la pathogenèse de ces maladies sont limitées. Pour y remédier, Qiu et al. ont analysé les 15 principaux genres de champignons présents chez des patients atteints de RCH et des sujets sains (contrôles), résultats présentés sur poster [5]. Pour les genres Wickerhamomyces, Sterigmatomyces et Penicillium, une corrélation positive a été observée avec l’expression de cytokines pro-inflammatoires dans la muqueuse colique, tandis que la corrélation était négative dans le cas de Nigrospora. Ils ont conclu que le microbiote fongique du côlon des patients atteints de RCH est différent de celui des sujets contrôles et que ses altérations peuvent être associées à une inflammation de la muqueuse et à la pathogenèse de la RCH.

Les différences entre la pathogenèse de la MC et celle de la RCH pourraient s’expliquer, dans certains cas, par la présence d’une altération bactérienne ou fongique du MI.

Que sait-on déjà à ce sujet ?

La principale atteinte digestive de la mucoviscidose est l’insuffisance pancréatique exocrine. Elle est présente dans 85 % des cas et elle nécessite une supplémentation en extraits pancréatiques. Malgré cette supplémentation, une malabsorption des graisses peut persister. La proportion d’E. coli dans le microbiome intestinal humain est en général inférieure à 1 % mais elle peut atteindre jusqu’à 70-80 % chez les sujets atteints de mucoviscidose. Il existe une expansion clonale chez un patient mais les souches sont différentes entre les patients, ce qui suggère une adaptation d’E. coli à son environnement. Certaines souches d’E. coli sont impliquées dans l’inflammation intestinale et dans le cancer colorectal. Dans la mucoviscidose, on peut retrouver une inflammation digestive, une dysbiose, voire un risque augmenté de cancer colorectal selon des données récentes.

Les auteurs ont émis l’hypothèse qu’a lieu, dans la mucoviscidose, une sélection de souches d’E. coli, capables de survivre dans un milieu intestinal contenant un excès de graisses et un mucus anormal.

Quels sont les principaux résultats apportés par cette étude ?         

E. coli a été isolée de selles de 6 jeunes enfants atteints de mucoviscidose et de 2 témoins. Les auteurs ont évalué la croissance de ces bactéries dans un milieu minimal dont la seule source de carbone était une supplémentation en glucose (GluMM) ou glycérol (GlyMM). La croissance d’E. coli était plus rapide dans des plaques GlyMM pour des souches isolées d’enfants ayant la mucoviscidose que pour celles isolées de témoins (Figure 1). Ces différences n’étaient pas observées en conditions anaérobies. Le milieu intestinal étant essentiellement anaérobie, il est possible que l’oxygène joue un rôle important. À proximité de l’épithélium, il existe un gradient minimal d’oxygène.

L’analyse génétique a montré que les souches d’E. coli étaient distinctes. En outre, les 8 isolats avaient plus de 11 000 SNP (single nucleotide polymorphisms) présents chez un ou plusieurs enfants ayant la mucoviscidose mais absents des témoins. L’analyse transcriptomique (RNA-seq), en milieu GluMM ou GlyMM, a été réalisée sur des isolats de 2 enfants souffrant de mucoviscidose et de 2 témoins ; ces isolats avaient été sélectionnés en raison de leur croissance en milieu GlyMM et de leur positionnement sur l’arbre phylogénétique. Parmi les gènes exprimés différemment, 213 gènes étaient surexprimés (absorption et métabolisme du glycérol), et 6 sous-exprimés (transport cellulaire du glucose) en milieu GlyMM de manière identique chez les enfants ayant la mucoviscidose et les témoins. En milieu GluMM, seuls 20 gènes étaient exprimés différemment dans la mucoviscidose et chez les témoins, tandis que 405 l’étaient en milieu GlyMM (377 gènes non induits dans la mucoviscidose) (Figure 2). Ces gènes sous-exprimés dans la mucoviscidose en milieu GlyMM codaient pour des protéines impliquées dans le stress, la résistance acide et la formation de biofilm. Les gènes surexprimés dans la mucoviscidose ou sous-exprimés chez les témoins codaient pour des protéines impliquées dans des mécanismes de croissance. Dans la mucoviscidose, l’augmentation de croissance en milieu GlyMM ne serait pas liée à une reprogrammation métabolique mais à une perte de l’inhibition de croissance et de réponse au stress.

Quelles sont les conséquences en pratique ?

Cette étude permet de comprendre des mécanismes impliqués dans la dysbiose associée à la mucoviscidose pour ce qui concerne E. coli. Afin de corriger cette dysbiose et de limiter, au moins en partie, l’inflammation intestinale, il est important d’optimiser l’absorption intestinale des graisses pour réduire la quantité de glycérol. Une amélioration de la barrière intestinale, notamment du mucus dans cette maladie, pourrait aussi réduire la disponibilité en oxygène nécessaire à la croissance de ces souches d’E. coli.

Une récente revue a analysé le rôle du microbiote oesophagien dans l’EBO et le cancer de l’oesophage [1]. L’oesophage est exposé aux micro-organismes oraux avalés ainsi qu’à ceux du contenu gastrique reflué. Le microbiote de l’oesophage est différent de celui de la bouche ou de l’estomac. Les premières bactéries détectées dans l’oesophage ont été Streptococcus viridans et les streptocoques du groupe D. Ultérieurement, six phyla ont été identifiés par PCR universelle ADNr 16S, notamment Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria et Fusobacteria, le genre Streptococcus étant le plus représenté. L’EBO et la dysplasie de haut grade ont été associés au nombre le plus élevé de bactéries. Chez les patients présentant une oesophagite et un EBO, le nombre de Streptococcus était diminué, tandis que celui des bactéries micro-aérophiles et anaérobies à gram négatif était augmenté.

L’EBO et l’adénocarcinome de l’oesophage sont associés à un nombre accru d’Escherichia coli. Une autre espèce à gram négatif détectée chez les patients atteints d’un cancer de l’oesophage est Fusobacterium nucleatum. Une dysbiose buccale peut également être associée à un risque accru de cancer de l’oesophage, alors que la présence d’Helicobacter pylori dans l’estomac semble constituer une protection contre ce cancer. Une dysbiose gastrique caractérisée par une augmentation de Clostridiales et Erysipelotrichaceae est associée au carcinome épidermoïde de l’oesophage. Des champignons, comme Candida albicans et C. glabrata, sont aussi fréquemment détectés dans les échantillons oesophagiens de patients atteints d’un adénocarcinome de l’oesophage. Une étude épidémiologique a montré une association dose-dépendante entre l’utilisation de la pénicilline et l’augmentation du risque de cancer de l’oesophage. Les inhibiteurs de la pompe à protons modifient également les microbiotes gastrique et oesophagien.

Les données actuelles sur le microbiote oesophagien proviennent de populations de patients de petite taille, sélectionnées, symptomatiques et issues d’études transversales. Aucune conclusion ne peut donc être tirée quant à un lien de causalité éventuel entre le microbiote oesophagien et les maladies oesophagiennes. Seule une petite partie des patients présentant un EBO développent un adénocarcinome et des études plus approfondies sont nécessaires pour définir le rôle de la dysbiose oesophagienne dans la pathogenèse du cancer. L’impact des inhibiteurs de la pompe à protons sur le microbiote oesophagien et sur le risque de maladies oesophagiennes doit également être évalué [1].

L’oesophagite à éosinophiles (OeE) est une maladie inflammatoire allergique chronique constituant la première cause de dysphagie chez les enfants et les jeunes adultes des pays développés. L’OeE possède des caractéristiques inflammatoires communes aux autres maladies allergiques et l’exposition aux allergènes joue probablement un rôle central dans la pathogenèse de l’OeE. Capucilli et Hill ont analysé l’épidémiologie, la pathogenèse et le traitement de cette maladie [2]. Le microbiote oesophagien pourrait être impliqué dans la pathogenèse de l’OeE. L’oesophage est colonisé par des centaines d’espèces bactériennes et les membres des phyla Firmicutes et Bacteroidetes sont les plus courants [2]. Chez les patients présentant une OeE active, les genres Streptococcus et Atopobium sont diminués alors que Neisseria et Corynebacterium sont augmentés. Une autre étude a montré que la quantité totale des bactéries oesophagiennes et celle du genre Haemophilus en particulier étaient augmentées dans l’OeE. Les inhibiteurs de la pompe à protons utilisés dans le traitement de l’OeE entraînent un enrichissement du phylum Proteobacteria. La charge bactérienne oesophagienne est augmentée chez les patients atteints d’OeE, indépendamment du traitement ou de la sévérité de l’éosinophilie au niveau de la muqueuse oesophagienne. Comme dans d’autres maladies allergiques et auto-immunes, la prise d’antibiotiques et l’accouchement par césarienne sont associés à un risque accru d’OeE [2].

Que sait-on déjà à ce sujet ?

On sait que le microbiote associé au cancer influence le développement et la progression du cancer, notamment du CCR. Le microbiote des patients atteints de CCR est dysbiotique, et plusieurs études sans a priori ont révélé un enrichissement en F. nucleatum dans le tissu cancéreux et dans les adénomes par rapport aux tissus coliques non cancéreux [2]. Ces observations ont été confirmées dans des études portant sur plusieurs cohortes de patients atteints d’un CCR à travers le monde. Des niveaux élevés de F. nucleatum ont été associés avec une infiltration tumorale moindre en lymphocytes T (alors que l’infiltration en lymphocyte T est un facteur de bon pronostic) [3], avec un stade avancé de la maladie et une plus faible survie des patients. Par ailleurs, les patients atteints de CCR associé à F. nucleatum présentaient souvent une localisation colique droite de leur cancer, une mutation BRAF et une instabilité des microsatellites. Des études reposant sur divers modèles expérimentaux ont suggéré un rôle protumorigène de Fusobacterium, lequel potentialise la croissance tumorale dans des modèles murins de CCR, dans des xénogreffes dérivées de lignées cellulaires de CCR et in vitro sur des lignées cellulaires de CCR. Les mécanismes suggérés vont de l’adhésion et de l’invasion accrues des cellules tumorales à la modulation de la réponse immunitaire de l’hôte, ou à l’activation de la voie du récepteur Toll-like 4. Cependant, certaines études animales ou cellulaires n’ont pas démontré d’effet carcinogène de Fusobacterium [4].

Quels sont les principaux résultats apportés par cette étude ?

Pour explorer le rôle de Fusobacterium et de son microbiote associé dans le CCR, les auteurs ont analysé le microbiote de 5 cohortes indépendantes de patients avec CCR. À partir d’échantillons congelés (11 cas), la recherche de Fusobacterium par culture s’est révélée positive dans plus de 70 % des cas, démontrant que la bactérie est vivante au sein du tissu tumoral. Par ailleurs, lorsque du tissu métastatique était disponible et de bonne qualité, Fusobacterium y était aussi retrouvé par culture. La recherche par méthode moléculaire (qPCR) avait une sensibilité supérieure avec plus de 80 % et plus de 60 % de positivité pour les tissus primitifs et métastatiques respectivement. Les Fusobacterium identifiés dans les tissus métastatiques étaient les mêmes que ceux identifiés dans la lésion primitive. À côté de Fusobacterium, d’autres bactéries suivant le même profil étaient identifiées comme Bacteroides fragilis ou Bacteroides thetaiotaomicron. Mais contrairement à Fusobacterium, les souches identifiées dans les métastases étaient différentes de celles de la lésion primitive. Sur une cohorte de 77 patients, les auteurs ont observé qu’il n’existait pas de lien entre la présence de Fusobacterium par culture et la récidive tumorale. Pour déterminer si la présence de Fusobacterium joue un rôle dans la carcinogenèse ou s’il s’agit seulement d’un témoin du processus cancéreux, les auteurs ont utilisé plusieurs systèmes dont des xénogreffes de cellules tumorales humaines sur souris immunodéficientes. Ils ont observé que les tumeurs positives pour Fusobacterium s’implantaient sans problème chez les souris alors que cela n’était pas le cas pour les tumeurs Fusobacterium négatives. Enfin, un traitement par métronidazole, antibiotique hautement actif contre Fusobacterium, réduisait de manière significative la croissance tumorale (Figure 1).

Quelles sont les conséquences en pratique ?

Le traitement des formes métastatiques de CCR reste un problème clinique très important. Ce travail montre que certaines bactéries du microbiote, particulièrement celles appartenant au genre Fusobacterium, persistent de manière viable à la fois dans la tumeur primitive et dans les tissus métastatiques chez une majorité de patients et jouent un rôle dans la progression du CCR. L’utilisation de traitements antimicrobiens ciblant ces bactéries est donc une stratégie à envisager tout en essayant d’être le plus spécifique possible car d’autres bactéries pourraient avoir une fonction protectrice, voire être impliquées dans la réponse aux traitements anticancéreux classiques et aux immunothérapies [5].

Le Professeur Friedman a analysé la programmation développementale [1]. L’obésité, le diabète et l’alimentation occidentale chez la mère ont un impact sur les cellules souches, le système immunitaire et le microbiote intestinal de l’enfant. L’intestin du nouveau-né est d’abord colonisé par des micro-organismes aérobies et des anaérobies facultatifs, eux-mêmes remplacés par des anaérobies stricts. Ce phénomène modifie la signalisation immunitaire innée, les réponses immunitaires des cellules T auxiliaires et la tolérance aux endotoxines. L’obésité maternelle peut perturber la colonisation microbienne normale et majorer le risque ultérieur de maladies immunologiques et métaboliques. La prise d’antibiotiques pendant la grossesse augmente le risque d’obésité chez l’enfant. Les enfants nés de mères obèses possèdent une plus faible quantité de deux familles de protéobactéries fécales. De plus, une alimentation riche en graisses chez la mère provoque une perte de bactéries-clés et diminue la diversité bactérienne du microbiote fécal de l’enfant.

Le régime alimentaire du père peut également avoir un impact sur l’état de santé des générations suivantes. Zhang et al. ont étudié l’impact d’une alimentation déséquilibrée dans un modèle animal [2]. Ils ont nourri des rats mâles de deux générations successives (F0 et F1) avec des aliments riches en graisses, en saccharose et en sel. Le groupe témoin a reçu une alimentation normale. L’alimentation enrichie a été associée à une élévation des taux d’aspartate- aminotransférase à la génération suivante (F2). L’alimentation déséquilibrée a également été associée à un poids corporel plus élevé. Chez les femelles de la génération F2, l’indice de Shannon du microbiote intestinal indiquait une diversité significativement supérieure. La variation de l’abondance du genre bactérien a été associée à des anomalies de la fonction hépatique. L’alimentation déséquilibrée des générations F0 et F1 a été associée à une augmentation des taux sériques de cholestérol et de lipoprotéines chez les rats mâles de la génération F2.