Nous entendons de plus en plus parler du microbiome et du microbiote, tant en médecine humaine que dans le secteur vétérinaire : de quoi s’agit-il et quels sont les futurs développements possibles ?

Nous allons le découvrir dans ce nouveau blog grâce à la collaboration de deux experts de Mylav : le Dr Bottero et le Dr Ruggiero.

Le tube digestif abrite un écosystème complet composé de différentes communautés de micro-organismes (bactéries, champignons, virus, archées et protozoaires), connu sous le nom de microbiote ; avec le terme microbiome, nous parlons en revanche de génome collectif de l’ensemble de ces micro-organismes.

Le principal composant du microbiote est constitué de bactéries (environ 97-99 %) divisées en anaérobies facultatives ou strictes, réparties dans tout le tractus gastro-intestinal.

Il existe 5 principaux phyla (groupes bactériens) : Firmicutes, Fusobacteries, Bacteroidetes, Proteobactéries et Actinobactéries (Honnefer 2017).

L’estomac des chiens n’héberge que quelques types de bactéries résistantes à l’environnement acide, dont Helicobacter et, dans une moindre mesure, les lactobacilles ; l’intestin grêle est colonisé par des bactéries aérobies ou anaérobies facultatives (Protéobactéries), tandis que dans le côlon, ce sont les bactéries anaérobies strictes (Clostridia, Bacteroides, Fusobacterium) qui prédominent.

Chaque individu a une composition unique et particulière du microbiome, bien qu’il existe de nombreuses similitudes entre les humains et les animaux vivant dans des conditions épidémiologiques similaires.

Malgré ces différences phylogénétiques, les produits finaux métaboliques du microbiome gastro-intestinal sont similaires d’un individu à l’autre. (Handl 2011).

Distribution taxonomique des 5 phylas les plus représentés dans un échantillon fécal de chien (photo Dr Michele Marino)
Distribution taxonomique des 5 phylas les plus représentés dans un échantillon fécal de chien (photo Dr Michele Marino)

Le microbiote intestinal interagit avec l’hôte de manière bidirectionnelle, dynamique et variable, selon un modèle de symbiose mutualiste dans lequel les deux composantes (animale et microbienne) bénéficient en termes de bien-être et de survie. Il s’agit en fait d’un véritable organisme qui interagit principalement, mais pas exclusivement, avec le système gastro-intestinal (Baquero 2012)

Le grand nombre de gènes identifiés dans le microbiome (environ 3,3 millions) représente le patrimoine génétique variable du chien ou de l’homme; sa grande capacité à s’adapter à des besoins évolutifs changeants au fil du temps, l’a fait définir comme « adaptome ». Selon de nombreux auteurs, cet adaptome a joué un rôle fondamental dans l’évolution de l’homme et des animaux et est un acteur clé dans le monde complexe de l’épigénétique.

À ce jour, il n’est pas possible de définir ce qu’est un microbiome « normal », car chaque individu possède un ensemble très personnel de micro-organismes, acquis dès la naissance, qui persiste tout au long de sa vie, subissant des changements liés à des événements physiologiques, paraphysiologiques et pathologiques tels que le vieillissement, les changements de régime alimentaire et les maladies. La colonisation des surfaces muqueuses et cutanées nouveau-né se produit déjà à la naissance et subit des variations liées à l’accouchement (naturel, par césarienne) et à des facteurs environnementaux (maison, famille et animaux cohabitants).

Les grandes transitions de la vie sont aussi cruciales pour l’hôte que pour le microbiote. Par exemple, lors du sevrage chez le chien, le passage progressif d’une alimentation lactée à une alimentation solide favorise l’abondance des Bacteroidetes ( 1 % d’abondance à 2 jours et 39 % à 2 mois) qui dégradent les polysaccharides et des Fusobacteria, qui permettent la fermentation des protéines et des acides aminés en produisant des Acides Gras à Petites Chaînes (AGPC).

La richesse en espèces microbiennes (biodiversité) dans les fèces des chiots augmente significativement de l’âge de 2 jours jusqu’à 52 semaines (Guard 2017), alors que peu ou pas de changement dans la diversité microbienne a été observé chez les chiens âgés de 3 mois à 12 ans (You 2021) ; cela pourrait suggérer, de manière similaire à ce qui se passe chez l’homme, que la biodiversité du microbiote des chiots augmente pendant la période postnatale, se stabilise quelques mois après le sevrage, puis décline lentement une fois qu’ils sont plus âgés.

Cette synthèse temporelle permet de souligner l’importance de la phase néonatale et du jeune âge dans la structuration d’un microbiome riche en biodiversité et en complexité. Le microbiote basal, qui, selon plusieurs experts, se forme dans les 4 à 6 premiers mois chez le chien, est appelé « microbiome de base ». C’est précisément à ce stade que ce que le chien vit, mange ou subit peut déterminer en grande partie son état de santé futur, voire sa vulnérabilité.

Il est nécessaire de souligner aux propriétaires, aux éleveurs et aux vétérinaires l’importance cruciale de soutenir et de défendre le microbiome à ce stade. Au contraire, la diminution de la richesse du microbiote intestinal avec le vieillissement est un événement physiologique (Mizukami 2019).

Il convient également d’insister sur la relation entre l’alimentation et le microbiote qui reste centrale tout au long de la vie. Par exemple, le microbiote est crucial pour l’établissement de ce que l’on appelle la « tolérance orale », une condition qui influence la sensibilité d’un patient à des troubles immunitaires tels que l’atopie ou les entéropathies inflammatoires chroniques.

En outre, le microbiote, comme tout organe, a une série de rôles, de fonctions et d’interactions très divers dans différents domaines : métabolique (p.ex., conversion des acides biliaires), défensif (p.ex., compétition et résistance aux pathogènes, constituant essentiel de la barrière intestinale), trophique (p.ex., synthèse de la vitamine B et K, production d’acides gras à courte chaine -SCFA), immunologique (p.ex, tolérance orale) et neuroendocrinien (p.ex., GABA, régulation de la motilité et de la sécrétion intestinales).

Le concept d’eubiose et de dysbiose permet l’évaluation quantitative du microbiote.

L’Eubiose fait référence à l’équilibre harmonieux qualitatif et quantitatif des composants du microbiome, qui se traduit par une coopération métabolique et immunologique positive avec l’hôte.Ce partenariat améliore la fonction gastro-intestinale, optimise l’apport nutritionnel, et module la réactivité immunitaire et l’inflammation intestinale et systémique.

La Dysbiose, quant à elle, fait référence à une altération structurelle du microbiome en termes de composition et de fonctionnalité (excès de pathobiontes, diminution ou perte de bactéries commensales dont l’action est bénéfique, perte sélective de certaines souches spécifiques, altération du profil du microbiote adhérant à la muqueuse, etc.)

Il est important de souligner que ces concepts n’ont pas de limites précises, nettes et superposables entre les individus appartenant à des espèces différentes et/ou à des individus différents de la même espèce. Le seuil de modification au-delà duquel on peut parler de dysbiose est variable et il n’y a pas encore de consensus sur la composition bactérienne idéale et eubiotique qui permette de définir un état altéré.

La propension à développer une dysbiose intestinale dépend des caractéristiques et de la stabilité du « microbiome central », qui conserve néanmoins une grande capacité à rétablir sa configuration initiale (résilience) après avoir subi un événement perturbateur.

Comment décrire et évaluer l’état du microbiome ? Pour la plupart des organes abdominaux, nous disposons d’analyses clinico-pathologiques et de méthodes d’imagerie indirecte; pour l’analyse du microbiome, nous nous appuyons sur ce que l’on appelle les « sciences omiques » (métagénomique, métabolomique, protéomique et transcriptomique), qui reposent sur des concepts bio-informatiques avancés et sur une instrumentation analytique complexe qui était inaccessible il y a encore quelques années.

L’analyse métagénomique est basée sur l’étude d’un ensemble de séquences d’ADN provenant de différents micro-organismes.

La technologie du séquençage de nouvelle génération permet d’identifier les communautés microbiennes intestinales par l’analyse des régions variables V2-V4-V8 et V3-V6/7-V9 du gène codant pour l’ARN 16S, qui est présent chez toutes les bactéries et donc utilisable comme critère de classification. Cependant, le principal facteur pré-analystique qui affecte les résultats est la collecte de la matrice. En effet, il est important de collecter la matrice dans un tube à essai approprié, contenant un milieu spécifique afin de préserver les acides nucléiques microbiens à analyser par la technique NGS.,

Compte tenu des rôles multiples que joue le microbiome intestinal dans les conditions physiologiques et pathologiques, son analyse n’a pas seulement une valeur spéculative, mais représente un véritable horizon d’un point de vue thérapeutique.

La « modulation du microbiote » est déjà pratiquée, bien que de manière quelque peu grossière et empirique, par l’utilisation de probiotiques, de prébiotiques, de symbiotiques, d’antibiotiques et de transplantations fécales.

Les industries pharmaceutiques ont depuis des années placé la bioprotique et la modulation du microbiome au centre de leurs recherches; elles visent à identifier des aides thérapeutiques capables de corriger des schémas dysbiotiques spécifiques liés à différents types de patients et de maladies. Nous sommes probablement au début d’une nouvelle ère dans la prise en charge des patients gastro-entériques.

Références :

Jan Suchodolski, Jennifer Camacho, Jörg M. Steiner, Analysis of bacterial diversity in the canine duodenum, jejunum, ileum, and colon by comparative 16S rRNA gene analysis, FEMS Microbiology Ecology, Volume 66, Version 3, Décembre 2008

Honneffer, J.B., Steiner, J.M., Lidbury, J.A. et al. Variation of the microbiota and metabolome along the canine gastrointestinal tract. Metabolomics 13, 26 2017.

Guard BC, Mila H, Steiner JM, Mariani C, Suchodolski JS, Chastant-Maillard S. Characterization of the fecal microbiome during neonatal and early pediatric development in puppies. PLoS ONE. (2017)

You I., Kim M.J. Comparison of Gut Microbiota of 96 Healthy Dogs by Individual Traits: Breed, Age, and Body Condition Score. Animals 2021, 11, 2432.

Mizukami K, Uchiyama J, Igarashi H, Murakami H, Osumi T, Shima A, et al. Age-related analysis of the gut microbiome in a purebred dog colony. FEMS Microbiol Lett. (2019)

Pilla R., Suchodolsky J.S. The Gut Microbiome of Dogs and Cats, and the Influence of Diet Vet Clin Small Anim 51 (2021) 605-621

Garrigues Q, Apper E, Chastant S and Mila H (2022) Gut microbiota development in the growing dog: A dynamic process influenced by maternal, environmental and host factors. Front. Vet. Sci. 9:964649.

Pilla R and Suchodolski JS (2020) The Role of the Canine Gut Microbiome and Metabolome in Health and Gastrointestinal Disease. Front. Vet. Sci. 6:498

Kalenyak K, Isaiah A, Heilmann RM, Suchodolski JS, Burgener IA. Comparison of the intestinal mucosal microbiota in dogs diagnosed with idiopathic inflammatory bowel disease and dogs with food-responsive diarrhea before and after treatment. FEMS Microbiol Ecol. (2018)

Enrico Bottero, Med. Vet., expert en gastroentérologie de Mylav
Pietro Ruggiero, Med. Vet., expert en gastroentérologie de Mylav
Michele Marino, Biol. Mol., Responsable du service de Biologie Moléculaire et génétique de Mylav
Walter Bertazzolo, Med. Vet. EBVS European Specialist in Veterinary Clinical Pathology (Dipl. ECVCP) ; Directeur scientifique de MYLAV