BTS diététique Le microbiote intestinal

Intestin et microbiote intestinal
Franck Rencurel, PhD
BTS diététique, 2020
Franck Rencurel BTS 2020 1

Anatomie fonctionnelle:
L’intestin grêle comprend 3 segments:
 Le duodénum (absorption rapide et non contrôlée)
 Le jéjunum (absorption de tous les nutriments)
 L’Iléon (siège d’absorptions spécifiques)
Comme dans tout le système digestif (de l’œsophage à l’anus)
l’intestin grêle comprend 4 couches:
La muqueuse,
La sous muqueuse,
La musculeuse
 La séreuse

L’intestin grêle
Généralités
Le site d’absorption est vaste grâce à une surface d’échange
importante créée par des replis, les villosités intestinales.
• 4 mètres de grêle donne une surface de la séreuse de 0.4m2 et
une surface de la muqueuse de 250m2 (les replis augmentent la
surface)
La muqueuse est plissée en valvules conniventes
transversales qui multiplient la surface par 3,
Les valvules sont plissées en villosités qui multiplient par 30,
Les microvillosités de la bordure en brosse de l’entérocyte
multiplient la surface par 600.
Les cryptes sont des replis invaginés dans le chorion entre les
villosités.

L’intestin grêle Structure de la muqueuse
Anse de l’intestin
Valvules conniventes
Villosité
microvillosité

Replis (3-10mm)
Surface X3
Villosités 0,4-1mm
Surface X30
Microvillosités 1mm
Surface x 600

LesVillosités

L’intestin grêle
•Phase ultime de dégradation des aliments ingérés.
•Absorption des produits de la digestion.
•Activité motrice assurant la progression du bol alimentaire vers le
colon.
•Il contient un grand nombre de microorganismes.
•Fonction immunitaire, barrière aux germes introduits par voie
alimentaire.
•Fonction hormonale avec une action sur le tube digestif (estomac,
pylore) grâce à la sécrétion de sécrétine et de cholecystokinine
mais aussi sur le cerveau et l’organisme entier (GLP-1,
serotonine..)
Les fonctions physiologiques

La muqueuse est subdivisée en 2
couches
la couche des villosités
la couche des glandes de Liberkühn.
Structure histologique

(Lymphe)
(Lymphe)
Les villosités sont tapissées
d’entérocytes
À la base de ces villosités se
trouvent des cryptes où sont
localisées
•les cellules caliciformes
produisant le mucus,
•les cellules de Paneth
produisant du lysozyme
•les cellules endocrines
libérant des hormones
Couchedevillosité
Couchede
Liberkühn

Artériole
Vénule
Chylifère
(canal
lymphatique)

Cellules de la muqueuse

Cellules Caliciformes sécrétant du mucus
Entérocytes

Les microvillosités (au sommet des entérocytes)

Les cellules de Paneth se trouvent au fond des cryptes ou glandes de
Lieberkühn qui se trouvent à la base des villosités.
On appelle cette structure une glande car elle regroupe des cellules
produisant et libérant des hormones
Cellules de Paneth

Les cellules endocrines
 Peu nombreuses, elles sont situées près du sommet des
villosités.Allongées et ont la forme d'une poire.
 Elles sont représentées par :
 Des cellules entérochromaffines, élaborant sérotonine et
motiline.
 Des cellules de type L : Peu nombreuses, elles élaborent du
GLP-1.
 Quelques cellules de type D élaborant de la somatostatine.
 De très rares cellules de type S (sécrétine). Elles inhibent la
sécrétion d'HCl par l'estomac et stimulent la sécrétion d'un
suc pancréatique riche en bicarbonates (rééquilibre le pH
après vidange de l’estomac. Dans l’intestin grêle)

LA SOUS-MUQUEUSE
 Elle est particulièrement épaisse et formée
par un tissu conjonctif riche en fibres
élastiques.
 C'est la couche de distribution des vaisseaux
sanguins et lymphatiques.
17Franck Rencurel BTS 2020

Sous muqueuse
Séreuse Musculeuse 18Franck Rencurel BTS 2020

LA MUSCULEUSE
 Elle est constituée d'une couche circulaire
interne développée et d'une couche
longitudinale externe peu épaisse.
 Ces 2 couches sont séparées par une lame
de tissu conjonctif fibreux renfermant des
vaisseaux et des plexus nerveux.
 L’orientation perpendiculaire des 2 couches
permet le péristaltisme pour le mouvement
du bol alimentaire

LA SÉREUSE
 Constituée de tissu conjonctif lâche infiltré de
graisses, elle se poursuit, sur un côté du tube,
par le mésentère et est recouverte par la
mésothélium péritonéal (membrane comparable
à celle enveloppant les muscles).
 Elle permet le glissement des différents
segments intestinaux les uns contre les autres
au cours des mouvements péristaltiques.

Le mésentère

Variations histologiques le long du grêle

Le Duodénum
•Son rôle principale est de neutraliser
l’acidité du chyme provenant de l’estomac.
•Il mesure 4 cm de diamètre et environs
25-30cm de long.
La paroi du duodénum est constituée de:
•la muqueuse pourvue de plis et de
glandes de Brünner (qui sécrètent le
mucus alcalin qui neutralise l'acidité).
•La sous-muqueuse qui est vascularisée
et innervée.
•les muscles lisses longitudinaux et
circulaires.
•La séreuse (péritoine).
Vésicule
biliaire
Pancréas
Duodénum

Système nerveux entérique
Sympathique
(post-ganglionnaire)
Parasympathique
(préganglionnaire)

Absorption intestinale

Les différents modes d’absorption
Absorption au niveau du grêle

Absorption au niveau du grêle
Voie
paracellulaire
Contrôlée
Voie paracellulaire
Jonction denses
abimées
Pas de contrôle!
Jonction dense
(Voir chapitre perméabilité)
Voie
transcellulaire
Contrôlée

Absorption des glucides

Maintient du gradient de Na+
Transport actif secondaire

Na+
Na+
Transport actif
secondaire
2 K+
3 Na+
3 Na+
2 K+
ATP
ADP+Pi
Transport actif secondaire (Na+,H+, K+ ou Cl-)
30
Contre Gradient
Nécessite de l’énergie
(ATP)
Génération
d’un gradient [ ]
Co-transport
Franck Rencurel BTS 2020
Glucose
Galactose
La « pompe » Na/K
Entretient le gradient
de Sodium
nécessaire au
transport du glucose
et galactose

Dans le sang portal circulent 90% d’AA et seulement
10% de peptides
Diffusion facilité

AA +peptides (<4aa)
AA
S Protéique
Transformation
AA
Sang portal
AA
Sang artériel
Jeûne:
Libération graduelle
des AA dans sang
portal.
Post-Prandial:
Rétention majeure
AA (protéines)
dans entérocytes.
Glutamine (jeûne)
Lumière
FOIE

Digestion des lipides dans l’intestin
• Lipase (Duodénum)
Digestion des lipides en Acides gras
Inactive à pH acide (sauf lipase gastrique)
N’agit que sur les micelles (étape obligatoire,
importance des sels biliaires)
S’accroche aux micelles grâce à la Colipase

Sels biliaires
Micelles
Lipase
Co-Lipase
Monoglycéride AGL
Triglycérides
Cholestérol
Protéines
Chylomicron
Rôle de la lipase dans
l’absorption des lipides
Lymphe
Cholestérol
Phospholipides
AGL
Monoglycérides
Vitamines
Lumière
Entérocyte

Exception des Acides gras à chaine courte produits et
absorbés au niveau du Colon
Microbiote
colon
Acetate
Propionate
ButyrateH+
Na+
MCT
SLC
MCT: monocarboxylate transporter
SLC: Solute carrier
35
MCT ?
Les fibres donnent des lipides!

Le Colon

Le Colon
Vue antérieure du colon

Le Colon
Anatomie
 Longueur: 1mètre
Vascularisation: Artères mésentériques inférieures et
supérieures
Plusieurs segments:
Le caecum et l’appendice
 Le colon droit
Le colon transverse
Le colon gauche
Le colon sigmoïde
Le rectum
L’anus

Le Colon
Physiologie
• Absorption: Eau et électrolytes (sodium et chlorure)
(déshydratation et moulage des selles)
•Réabsorption des sels biliaires
•Transformation des pigments biliaires (bilirubine)
•Dégradation des sucres non digérés dans le grêle
(bactéries) (fibres)
Absorption de la vitamine K et B12produites par le
microbiote colique
Motricité: Propulsion vers le rectum
Mucus: Lubrification des fèces

La barrière intestinale

La barrière intestinale a plusieurs composantes:
Composante Physique: Epithélium, jonctions
denses, renouvellement cellulaire rapide (abrasion
par les aliments)
Composante Chimique: Mucus, molécules
antimicrobiennes (defensines)
Composante Immunitaire: LymphocytesT,
macrophages, anticorps (IgA), Réponse adaptative

Le mucus de protection :
IgA + Flore intestinale
La barrière intestinale :
Cohésion des entérocytes
Le système immunitaire
60 à 70% de nos cellules
immunitaires
L'écosystème intestinal :
Microbiote + Mucus = 1ère barrière
Epithélium = 2ème barrière
Muqueuse = 3ème barrière
Vaisseau sanguin
BEI
Flore intestinale
Système
nerveux
entérique
Cellule
dendritique
Plasmo
cyte
Lamina propria

Les acteurs de la barrière intestinale

Le mucus est une substance visqueuse produite par tous les entérocytes
de manière constitutive ou induite. L’épaisseur du mucus est plus grande
au niveau du colon. Un des composants du mucus, la Mucine 2, agirait
aussi sur les cellules dendritiques et aurait un rôle immunomodulateur en
atténuant l’inflammation (tolérance des bactéries du microbiote)
Le mucus est composé de:
95% eau
<1% sels minéraux
0.5-1% protéines, peptides (ex mucine)
0.5-5% glycoprotéines et lipides
Mucus (vert)
Cellules
caliciformes
(Bleu)
https://www.fnr.lu/research-with-impact-fnr-highlight/eating-fiber-
prevents-gut-bacteria-eating-you/
Coupe Colon souris

Récepteurs de l’immunité Innée
Les microorganismes possèdent des motifs reconnus comme dangereux
par les cellules de l’intestin (épithéliales et cellules immunitaires).
Ces motifs sont propre aux différentes catégories de microorganismes.
Parmi ces motifs il y a par exemple:
Les lipopolysachharides (LPS) des bactéries Gram négatif,
Les ARN double brin des virus à ARN
La flagelline des bactéries à flagelle etc..
Les récepteurs sont de différentes catégories:
•TLR (Toll-Like Receptor): Surface des cellules et endosomes.
Nombreuses variétés reconnaissant des bactéries, des champignons, des
virus ou des protozoaires.
•NOD-Like Receptor: Intracellulaires (reconnaissance des signaux
envoyés contact cellule-pathogène)
•RIG-like receptor: Intracellulaires. Reconnaissance des ARN viraux et des
sucres sur la paroi des champignons

L’activation des Récepteurs aux pathogènes induit une cascade de
signalisation intracellulaire conduisant à l’activation et/ou la modulation de la
réponse immunitaire au niveau des cellules épithéliales intestinales, comme la
production de peptides antimicrobiens, la sécrétion de cytokines pro-
inflammatoires et le recrutement de polynucléaires neutrophiles et de
macrophages. TLR recepteurs
LES FONDAMENTAUX DE LA PATHOLOGIE DIGESTIVE
© CDU-HGE/Editions Elesevier-Masson - Octobre 2014

Immunité adaptative
Certaines cellules de l’intestin peuvent ingérer un corps étranger (reconnu comme
tel) puis utiliser des éléments de ce corps étranger pour apprendre aux cellules
productrices d’anticorps à les reconnaitre et former des anticorps spécifiques
dirigés contre ces éléments pour empêcher l’entrée lors d’une nouvelle exposition.
Plusieurs cellules ont ces propriétés:
les entérocytes
les plaques de Peyer (cellules M)
Les cellules dendritiques
Présentatrice
d’antigène
Antigène
Lymphocyte
Ces cellules captent de façon sélective les microparticules, souvent antigéniques,
qui parviennent à leur contact. Elles leur font traverser leur cytoplasme sous forme
de vésicules (d’où l’aspect vaccuolé de ces cellules) et les libèrent dans le
microenvironnement immunocompétent sur lequel elles reposent. Les cellules
lymphoïdes naïvesT et B sont ainsi informées et sélectionnées

Cellules M
Reconnaissance
de l’antigène
Cellules
dendritiques
Lymphocyte naïf
Présentation
de l’antigène
Maturation
Division dans
ganglions lymphatiques
Lymphocyte mature
Anticorps (IgA)
1 Er contact 2 ème contact
Neutralisation
Anticorps spécifiques
Entérocytes
Plaque de Peyer

Transcytose des immunoglobulines (anticorps, ici IgA)
LES FONDAMENTAUX DE LA PATHOLOGIE DIGESTIVE
© CDU-HGE/Editions Elesevier-Masson - Octobre 2014

Antigène
LumièreVillosité
Cellules dendritiques
Ganglions entériques
Ganglions entériques
Plaque de Peyer
Plaque de Peyer (vert)
Microscopie électronique

Barrière intestinale
Cellule présentatrice
d’antigène (APC)
Antigène alimentaire

Cellules
intestinales
Circulation
sanguine
Inflammation
intestinale
HYPERPERMÉABILITÉ INTESTINALE (HPI)
Situation normale :
• passage des micronutriments
• blocage des grosses
molécules
HPI ou Leaky Gut Syndrome
• passage des grosses
molécules
 passage de
protéines
alimentaires (sous
forme non tolérée)
 passage de
morceaux
bactéries de la
flore intestinale
 passage de
bactéries ou
de virus
pathogènes
 passage de
peptides
alimentaires
actifs
Complexe immun circulant

Conséquences d’une HPI
 passage de
protéines
alimentaires sous
forme non tolérée
 passage de
morceaux de
bactéries de la
flore intestinale
 passage de
bactéries ou
de virus
pathogènes
 passage de
peptides
alimentaires
actifs
Intolérance
alimentaires
Inflammation
intestinale
Dysimmunité
Troubles du
comportement
Inflammation
de bas grade
Cellules
intestinales
Circulation
sanguine Complexe immun circulant

Antibiotiques
Excès de Sucres,
FODMAPS,
Excès de lipides
Stress Obésité
Médicaments Intolérance
alimentaire
Ischémie. sport
Pathologies
Inflammatoires
infections
Causes d’une HPI
Métaux lourds

Additifs et mucus:
La maltodextrine et d’autres additifs comme des
émulsifiants, diminueraient la couche de mucus
protectrice conduisant à une inflammation.
Des études chez l’animal (souris) établissent un liens
entre la consommation régulière de ces additifs et
certaines maladies inflammatoires de l’intestin comme la
maladie de Crohn… A suivre…
55
Gut Microbes. 2015; 6(1): 78–83.
Deregulation of intestinal anti-microbial defense by the
dietary additive,maltodextrin
Kourtney P Nickerson,1,2 Rachael Chanin,1 and Christine
McDonald3,4,*
Maltodextrine = polymère de glucose

Gut Microbes. 2015; 6(1): 78–83.
Deregulation of intestinal anti-microbial defense by the dietary additive,maltodextrin
Kourtney P Nickerson,1,2 Rachael Chanin,1 and Christine McDonald3,4,*
Microscopie d’une coupe de colon de souris buvant de l’eau (Control)
Ou de l’eau + maltodextrine (MDX).
Entérocytes
Mucus
(violet)
Bactéries
(vert)
La maltodextrine réduit l’épaisseur du mucus, permettant aux bactéries et
microorganismes d’entrer en contact avec les cellules intestinales et engendrer une
réponse immunitaire sous forme d’inflammation.(Crohn,colon irritable..)

Le microbiote intestinal

 les micro-organismes sont partout autour de nous
mais aussi en nous.
 Organisés en écosystèmes appelés « microbiotes »,
ils jouent un rôle majeur tant au niveau
physiologique que physiopathologique.

Les microbiotes humains: Pas uniquement intestinaux
59
BACTÉRIES
SUR
LA PEAU
1012
BACTÉRIES DANS
L’INTESTIN
1014 (1,5 kg)
BACTÉRIES DANS
LA BOUCHE
1010
cellules
parenchymateuses
(1012)
Adapté de
J Obes. 2012; Is the Gut Microbiota a New Factor Contributing to Obesity and Its Metabolic Disorders?
Kristina Harris,1 Amira Kassis,2 Geneviève Major,2 and Chieh J. Chou 2
Cellules parenchymateuses: toutes sauf tissu de soutient et de stockage
Nombre total de cellules
humaines
3.1013,soit 30.000 milliards
(homme 7 0Kg,1m70)

Quelques définitions à connaitre
Symbiose: Les microorganismes de l’intestin vivent en parfaite
harmonie, collaborant les uns avec les autres ou se supportant en
possédant leur propre aire de distribution.
Dysbiose: Déséquilibre dans la distribution des microorganismes,
une population prend le dessus sur l’autre.
Probiotique: Microorganismes apportés par voie exogène pour
restaurer une population ou un équilibre. Ex les laitages et aliments
fermentés contenant des bactéries.
Prébiotique: Nutriments (fibres oligosaccharides) utilisés pour
favoriser la croissance d’une population de microorganismes déjà
existante. Ex les fibres
60

bactéries/ g tissu
Estomac
Ileon
colon
Une distribution hétérogène dans le tube digestif
Figure modifiée de:
Gut microbiota in health and disease.
Sekirov I, Russell SL,Antunes LC, Finlay BB.
Physiol Rev. 2010 Jul;90(3):859-904
Nombre et
diversité
croissants 1014 bactéries (tube digestif)
3 1013 cellules (corps humain)
X 10

Relation « symbiotique » entre l’intestin et le microbiote
 800 à 1000 espèces bactériennes différentes
 100 000 milliards de bactéries
 10 fois le nombre de cellules de notre corps
 Vivent en symbiose avec le tube digestif
 Rôle clé dans l’immunité, la digestion, le comportement etc…….
Éléments nutritifs
Fonctions de protection

Lumière
Distribution du microbiote dans l’épithélium intestinal
Figure modifiée de:
Gut microbiota in health and disease.
Sekirov I, Russell SL,Antunes LC, Finlay BB.
Physiol Rev. 2010 Jul;90(3):859-904
Mucus Lumière
Epithélium

Naissance : tube digestif stérile
Acquisition d’une microflore «adulte» vers 2-6 ans.
Colonisation
espèces
bactériennes
Environnement &
Facteurs liés à l’hôte
Diversité
Stabilité
Fonctionnalité

Des études ont montré que les enfants nés sous
césarienne avaient un microbiote moins riche en diversité
que les enfants nés par voie naturelle.
L’impact d’une telle baisse de diversité du microbiote n’est
pas bien comprise, la diversité du microbiote est ensuite
acquise au cours de l’allaitement et de la diversification
alimentaire.
Ces différences entre enfants nés sous césarienne et ceux
nés par voie naturelle s’atténues avec le temps.
65

Le nombre de bactéries et le type de familles bactériennes restent
stables dès l’âge de 2 ans et tout au long de la vie d’adulte.
Des facteurs externes peuvent modifier la composition de chaque
familles (alimentation, environnement..)
Evolution du microbiote intestinal dans le temps
1 an
66
Evolution continue
Nombres maintenus
Croissance
nombre et diversité
Influences:
Microbiote maternel
Alimentation
Environnement/exposition
Traitements

Evolution de la flore avec l'âge
Une certaine stabilité chez l’adulte

Facteurs influençant le développement et la stabilité du
microbiote

Point clé
Le microbiote intestinal humain abrite un nombre restreint de
phyla bactériens mais une grande diversité d’espèces.
L’être humain établit dès la naissance et pour toute la vie une
relation étroite avec son microbiote.
Les interactions hôte-microbiote sont nécessaires pour soutenir
et maintenir l’homéostasie intestinale.
Les interactions entre le microbiote et l’épithélium intestinal
sont multiples et hautement contrôlées. Comment le dialogue
s’établit entre l’épithélium intestinal et son microbiote reste
encore à approfondir, les effecteurs, les récepteurs et les
mécanismes d’action étant encore assez mal connus.
Claire Cherbuy, INRA MICALIS Caen

Point Clé
Le microbiote va évoluer au cours de la vie en fonction des conditions
environnementales et de différents facteurs.
La composition du microbiote intestinal varie selon différentes étapes clés. La
première concerne la période de l’établissement de ce microbiote de la
naissance jusqu’à l’âge de 2-3 ans, où le microbiote est pratiquement identique
à celui de l’adulte.
Après une grande période de stabilité pendant l’âge adulte, le microbiote se
modifie chez la personne âgée.
L’effet de l’alimentation sur le microbiote commence très précocement au
moment de la naissance et pendant la première année de vie (méthode
d’allaitement:lait maternel ou artificiel).
Les différents régimes alimentaires,associés aux pratiques culturelles, au
mode de vie et au statut socio-économique,ont un impact sur la composition
du microbiote intestinal.
Les modifications du régime alimentaire,notamment en utilisant des fibres
alimentaires (régime végétarien, céréales à grain entier, amidon résistant,
fibres solubles) pourrait restaurer la richesse, la diversité et la stabilité du
microbiote intestinal.

http://www.metahit.eu/
MetaHIT est un projet financé par l’UE. Le consortium regroupe 13
partenaires (universitaires et industriels) répartis dans 8 pays. Le projet
ayant débuté en 2008 et finissant en 2012 a necessité 21 millions d’euros
don’t 11,4 millions financés par l’UE.

Le Métagénome intestinal
Premier catalogue des séquences génétiques des bactéries intestinales humaines
(Nature, 4 mars 2010).

3 Phylas dont 2 majoritaires* dominent chez
l’homme:
Firmicutes*
Bactéroïdetes*
Actinobacterium
Seulement 20 à 30 % du microbiote intestinal
humain est cultivable à ce jour.
(Difficile de cultiver des bactéries anaérobies strictes)
Nécessité de développer des outils pour investiguer la totalité
du microbiote.

Chambre de
culture à
atmosphère
contrôlée
Sans oxygène

A l’image des groupes sanguins, chaque individu héberge une
composition bactérienne intestinale particulière,
les entérotypes
Composition du microbiote

L’entérotype 1 est dominé par Bacteroïdes. Il tire
principalement son énergie à partir de la fermentation des sucres.
Ce genre est riche en gènes codant pour la synthèse de la biotine.
L’entérotype 2 est dominé par Prevotella. Il est riche en gènes
codant pour la synthèse de la thiamine. Ce genre tire son
énergie à partir de la biodégradation des glycoprotéines de
mucines (végétaux).
L’entérotype 3 est dominé par Ruminococcus. Il est riche en
gènes codant pour l’hème et est également capable de dégrader
les mucines.
Composition du microbiote

Les théories hygiénistes
Les théories hygiénistes sont notamment soutenues par
l’observation d’une augmentation de l’incidence des maladies
allergiques et auto-immunes concomitante avec celle des
niveaux d’hygiène

Intestin et maladies auto-immunes
Bach J.F., New Engl. J. Med., 2002.

Les effets du microbiote sur la physiologie de l’hôte
Claire Cherbuy, INRA, Micalis Caen

Principales causes de dysbioses
additifs

Un déséquilibre du microbiote intestinal (dysbiose) est associé à de
nombreuses pathologies.
On peut aujourd’hui considérer la dysbiose comme une rupture de
relations équilibrées (homéostatiques) entre le microbiote et l’hôte.
Les relations de causalité sont étudiées à l’aide de modèles
expérimentaux.
La connaissance des dysbioses donne l’espoir d’utiliser leur détection
comme moyen diagnostique de certaines affections, de développer des
tests diagnostiques personnalisés et d’identifier des biomarqueurs.
De nouvelles stratégies visant à corriger la rupture de relations
homéostatiques entre l’hôte et le microbiote sont déployées via les
apports de nouveaux micro-organismes ou de substrat,

Claire Cherbuy, INRA, Micalis, Caen

La transplantation fécale un outils
thérapeutique?

MERCI !

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