Métabolisme des fibres dans le côlon humain : caractérisation de la flore fibrolytique et des mécanismes microbiens impliqués dans la survenue des troubles fonctionnels intestinaux

• Auteur / Autrice : Christophe Chassard
• Direction : Annick Bernalier-Donadille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Nutrition humaine. Microbiologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intestins -- Maladies

Fibres dans l'alimentation humaine

Côlon

Résumé

Le côlon humain est un écosystème microbien complexe dont l'une des fonctions majeures est d'assurer la dégradation et la fermentation des fibres alimentaires, constituées pour une large part, par les glucides pariétaux (cellulose et hémicelluloses). La dégradation de ces substrats dans le côlon est un processus complexe faisant intervenir de nombreux groupes fonctionnels de microorganismes associés en une chaîne trophique. Parmi ces groupes, les bactéries fibrolytiques ont un rôle prépondérant puisqu'elles interviennent dans les 1ères étapes pour assurer la dégradation des polyosides en fragments plus petits, fermentés ensuite par de nombreuses espèces. Bien que la fermentation des fibres alimentaires par la flore intestinale soit aujourd'hui reconnue pour ses effets bénéfiques sur la santé de l'Homme, ce processus peut également être à l'origine de troubles fonctionnels intestinaux (TFI). La prévalence de TFI est élevée dans les pays occidentaux, cette pathologie digestive étant considérée comme un véritable problème de santé publique. L'origine de ces TFI est assez mal connue. Toutefois, la flore colique semble jouer un rôle prépondérant dans la genèse de ces troubles digestifs. Le 1er objectif de ces travaux de thèse a été de poursuivre la caractérisation de la flore fibrolytique du côlon, déjà initiée au laboratoire. Dans un 2nd temps, les travaux ont été focalisés sur l'étude de la composition de la flore fécale de sujets atteints de TFI, avec pour objectif de définir si un déséquilibre microbien existe au sein de la flore intestinale chez ces sujets. La structure des microflores cellulolytique et xylanolytique du côlon est très diversifiée. De nombreuses espèces nouvelles ont été isolées, appartenant à des genres bactériens variés (Bacteroides, Roseburia, Clostridium, Ruminococcus). Ces espèces présentent des caractéristiques physiologiques et métaboliques différentes. Ces travaux ont, en particulier, permis de montrer que certaines de ces espèces (Roseburia, Ruminococcus) pouvaient contribuer de manière importante à la production de gaz (H2) dans le côlon. Les interactions entre espèces fibrolytiques productrices ou non de H2 ont été étudiées lors de la fermentation des fibres. Ces travaux ont démontré qu'une espèce non productrice de H2 pouvait dominer la niche écologique et réduire la production de gaz lors de la fermentation des fibres. En outre, des transferts inter-espèces de H2 ont été mis en évidence entre espèces fibrolytiques productrices de H2 et microorganismes hydrogénotrophes. Ainsi, l'association de Roseburia intestinalis à une espèce acétogène hydrogénotrophe s'est traduite par une homo-fermentation du xylane, avec synthèse de butyrate et absence de production de H2. L'analyse de la flore fécale de sujets atteints de TFI versus celle de sujets sains a permis de démontrer l'existence d'importantes perturbations au sein de la flore intestinale chez les patients TFI. Les principales modifications mises en évidence chez les sujets atteints de TFI concernent les groupes microbiens impliqués dans le métabolisme de l'hydrogène et dans le métabolisme du lactate. Les bactéries sulfato-réductrices semblent jouer un rôle prépondérant au sein de ces 2 métabolismes, leur population étant significativement plus élevée chez les sujets TFI que chez les sujets sains. En parallèle, un modèle animal (rat à flore humaine) reproduisant les principales perturbations microbiologiques caractérisant les TFI a été développé.