Comment nos microbes font de nous ce que nous sommes

Rob Knight est un pionnier dans l’étude de microbes humains, la communauté d'organismes unicellulaires minuscules qui vivent dans notre corps et ont un grand rôle, mais peu exploré, pour notre santé. « 1,5 kg de microbes que nous avons dans et sur notre corps seraient plus importants que chaque gène que nous possédons dans notre génome » dit-il. Découvrez pourquoi.

Depuis toujours, nous, les humains,
nous nous préoccupons de notre santé,

mais, avant, nous n'étions pas capables
de déterminer ce qui est important.

Prenons l'exemple
des anciens Égyptiens :

très soucieux de leurs corps,

ils étaient sûrs qu'ils en auraient
besoin après la mort,

mais ils en enlevaient certaines parties.

Cette partie, par exemple.

Même s'ils préservaient soigneusement
l'estomac, les poumons,

le foie etc.,

ils broyaient le cerveau,
le retiraient par les narines

et le jetaient,

ce qui semble logique,

pourquoi aurait-on besoin du cerveau ?

Mais imaginez, par exemple,
un organe négligé dans notre corps

qui pèserait autant que le cerveau

et qui serait en quelque sorte
très important pour nous,

mais on en saurait si peu
qu'on le traiterait avec un tel mépris.

Et imaginez qu'à travers
les progrès de la science

nous commencions à comprendre

son importance pour
la perception de nous-mêmes.

Voudriez-vous en savoir plus ?

Il s'avère que nous avons
un tel organe :

nos intestins,

ou plutôt, leurs microbes.

Ce ne sont pas seulement
ces microbes qui sont importants.

Les microbes dans tout le corps

s'avèrent cruciaux pour tout
un éventail de différences

qui font que nous sommes différents.

Par exemple, avez-vous déjà remarqué

que certaines personnes sont piquées
plus souvent par les moustiques ?

Il s'avère que chacune
de ces expériences a ses raisons.

Par exemple, les moustiques
me piquent rarement,

alors que ma compagne
en attire une multitude.

Ce phénomène s'explique par
les microbes sur notre peau,

produisant des substances chimiques,
qui sont détectées par les moustiques.

Aujourd'hui, les microbes sont importants
dans le domaine de la médecine.

Par exemple, les microbes
dans nos intestins peuvent

déterminer si un antidouleur particulier
est toxique ou non pour notre foie.

Ils détermineront comment votre cœur
réagira aux autres médicaments.

Et, si vous êtes une mouche des fruits,

vos microbes détermineront
avec qui vous voulez faire l'amour.

Nous ne l'avons pas testé sur les humains

mais ce n'est qu'une question de temps
avant qu'on ne le découvre. (Rires)

Les microbes remplissent donc
une variété de fonctions.

Ils nous aident à digérer,

à éduquer notre système immunitaire,

à résister aux maladies

et ils peuvent même
influencer notre comportement.

Quelle sera la disposition de toutes
ces communautés microbiennes ?

Elle ne ressemble pas exactement à cela,

mais cela peut être utile
pour comprendre la biodiversité.

Dans les différentes régions du monde
on retrouve différents organismes

qui se distinguent automatiquement
d'une région à l'autre

ou encore à une autre.

C'est pareil avec la microbiologie,
mais je tiens à vous dire :

tous les microbes se ressemblent
sous le microscope.

Au lieu d'essayer de les
identifier visuellement,

nous observons leur
séquençage de l'ADN,

et dans le cadre du projet
Human Microbiome Project,

les NIH ont financé ce projet
coûtant 173 millions de dollars,

où des centaines de chercheurs
ont décidé

de cartographier ces séquençages,

ainsi que les microbes
dans le corps humain.

Si nous les mettons ensemble,
ils ressemblent à ce schéma.

Il est un peu plus difficile de déterminer
d'où ils proviennent, n'est-ce pas ?

Mon labo travaille sur les techniques
informatiques qui permettraient

de rassembler ces téraoctets
de données séquentielles

pour les présenter plus efficacement
sous la forme d'une carte.

Ainsi, on pourrait présenter
le microbiome humain

de 250 volontaires en bonne santé

sous la forme d'un tel schéma.

Ici, chacun des points
représente tous les microbes

d'une communauté microbienne
tout entière.

Je vous ai dit qu'ils
se ressemblent tous.

On voit que chacun des points
représente une communauté microbienne

provenant de l'organisme
en bonne santé.

Vous voyez que les différentes
parties sont de couleurs différentes,

comme des continents séparés.

Et il s'avère

que les différentes parties du corps

contiennent des microbes très différents.

Nous voyons la communauté
microbienne buccale en vert.

De l'autre côté, nous avons
la communauté cutanée en bleu,

la communauté vaginale en violet,

et en bas, nous avons
la communauté fécale en marron.

Au cours des dernières années,

nous avons découvert que
les microbes de notre corps

se distinguent les uns des autres.

Si on observe les microbes
d'une personne,

dans la bouche et dans les intestins,

il s'avère que la différence entre
ces deux communautés microbiennes

est énorme.

Cette différence est plus grande
qu'entre les microbes de ce récif

et les microbes de cette prairie.

C'est incroyable
lorsqu'on y réfléchit.

Cela veut dire que quelques
centimètres dans le corps humain

sont plus significatives pour
notre écologie microbienne

que des centaines de kilomètres
sur Terre.

Ça ne veut pas dire que
deux personnes qui se ressemblent

sont identiques.

Vous avez probablement entendu

que nous sommes tous pareils
selon notre ADN humain.

Vous êtes identique à 99,99 %
selon votre ADN humain

à la personne assise à côté de vous.

Ça ne concerne pas vos microbes :

vous êtes identique à 10 % seulement

à la personne assise à côté de vous
selon les microbes dans vos intestins.

C'est la différence qu'entre
les bactéries de cette prairie

et les bactéries de cette forêt.

Ces différents microbes

remplissent différentes
fonctions dont je vous ai parlé,

allant de la digestion

à l'impact sur des maladies, jusqu'à

la métabolisation des médicaments, etc.

Comment le font-ils ?

D'une part, bien qu'il y ait

juste 1,5 kg de microbes
dans nos intestins,

ils sont vraiment nombreux.

Combien y en a t-il ?

Ça dépend de comment
nous voyons notre corps.

Ce sont nos cellules ?

Les cellules dans le corps humain
sont estimées à environ 10 trillions,

et le nombre de cellules
microbiennes à 100 trillions.

Ils sont donc 10 fois
plus nombreux que nous.

On pourrait penser
qu'on est humain grâce à notre ADN,

mais il s'avère que chacun possède
environ 20 000 gènes humains,

selon le type de calcul,

mais également 2 à 20 millions
de gènes microbiens.

Voilà, les microbes chez une
personne sont largement

plus nombreux et plus variées
que ses celles.

Et il s'avère d'ailleurs qu'à part
des traces d'ADN humain,

nous laissons des traces
de notre ADN microbien

sur tout ce que nous touchons.

Dans une étude,
nous avons démontré

qu'on peut retrouver
la paume de main d'une personne

qui utilise une souris
de façon systématique

avec une précision de 95 %.

Cette étude a été publiée
dans une revue scientifique,

et elle est apparue dans
« Les experts : Miami »,

donc vous devez y croire.

(Rires)

Donc, tout d'abord,
d'où viennent ces microbes ?

Si, comme moi, vous avez
des chiens ou des enfants

vous avez probablement
des soupçons,

qui sont tous vrais.

Comme on peut identifier
votre équipement bureautique

par les microbes que vous partagez,

on peut le faire avec votre chien.

Mais il s'avère que chez les adultes

les microbes sont
relativement stables,

donc même si on vit avec quelqu'un,

on garde notre propre
identité microbienne

pendant des semaines,
des mois, et même des années.

Il s'avère que nos premières
communautés microbiennes

dépendent de la façon
dont nous naissons.

Les microbes des enfants
nés naturellement

reflètent une communauté vaginale,
alors que les microbes

des enfants nés par césarienne

s'identifient avec
la communauté cutanée.

On pourrait l'associer
aux différences de l'état de santé

après la naissance par césarienne,

comme l'asthme, les allergies, l'obésité :

maladies que l'on lie
maintenant aux microbes.

Si on y réfléchit,
jusque-là, chaque mammifère

passe à travers le canal de naissance,

et l'absence
des microbes protecteurs,

qui participent dans l'évolution,
peut être cruciale

pour une variété de facteurs
dépendant du microbiome.

Lorsque ma fille est née
par césarienne

il y a quelques années,

nous avons pris les choses en main

pour lui assurer un contact
avec la flore du vagin

dont elle était privée.

Maintenant, il est difficile de dire
si cela a eu un impact particulier

sur son état de santé ou non.

En prenant en compte un seul enfant,
indépendamment de notre amour,

nous n'avons pas
assez de preuves

pour dire ce qui se produit en moyenne,

mais à l'âge de 2 ans,
elle n'a pas encore eu d'otite,

donc nous croisons les doigts pour elle.

De plus, nous avons commencé
à mener des essais cliniques

sur les enfants pour tester
l'efficacité de cette protection.

La façon dont nous venons au monde
a un impact immense sur nos microbes,

mais que peut-on faire avec ce savoir ?

Ce que je vous montre,
c'est à nouveau le schéma

dont je vous ai parlé,

où chacun des points représente
une des parties du corps

d'un adulte en bonne santé parmi 250.

Vous avez observé
le développement physique

et cognitif des enfants.

Pour la première fois,
nous allons découvrir

le développement microbien
d'un enfant de mon collègue.

On observera ses selles,

et notamment

la communauté fécale
représentée par les intestins,

récupérées chaque semaine
durant presque 2 ans et demi.

Le premier jour de l'enfant.

Il commence comme
ce point jaune,

et vous voyez que cela se produit
dans la communauté vaginale, ce qui est

prévu pour la naissance naturelle.

Et durant ces 2 années et demie,

il passera vers le bas pour atteindre

la communauté fécale d'un adulte
en bonne santé en bas.

Regardons de plus près
ce qui va se passer.

Souvenez-vous que chaque étape
se déroule en juste une semaine.

Vous voyez que chaque semaine

les différences observées pour
les microbes des selles de cet enfant

sont beaucoup plus grandes

que les différences entre
des adultes en bonne santé

participants à notre projet

et représentés par ces
points marron en bas.

Et vous voyez qu’il se rapproche
de la communauté fécale de l’adulte

jusqu’à ses deux ans.

Mais il se passe quelque
chose d’incroyable.

Il reçoit des antibiotiques
pour soigner une otite.

Vous voyez un changement
important dans la communauté,

suivi d’une récupération assez rapide.

Je reviens en arrière pour vous.

Vous voyez que, durant
ces quelques semaines,

nous avons un changement radical,

un retard de quelques mois
sur un développement normal

suivi d’une récupération assez rapide.

Avant qu’il atteigne 838 jours,

ce qu’on verra à la fin de la vidéo,

vous voyez qu’il présente
une communauté fécale

d'un adulte sain
malgré la prise d’antibiotiques.

C’est très intéressant car cela
soulève des questions importantes

sur l’effet d’une intervention
à différents âges de l’enfant.

Une intervention est-elle si importante
lorsque le changement du microbiome

est aussi dynamique ?

Ou est-ce comme lancer un caillou
dans une mer agitée

où les ricochets
vont disparaître ?

Il est fascinant de découvrir
que si on leur donne des antibiotiques

au cours des six premiers mois,

ils risquent davantage
de devenir obèses à l'âge adulte.

Le risque est moindre s’ils
les reçoivent plus tardivement.

Ce que nous faisons au début
peut avoir un impact important sur

la communauté microbienne des intestins
et sur notre santé à l’âge adulte,

ce que nous commençons à comprendre.

Cela est fascinant, car un jour,
en plus de l’effet que les antibiotiques

ont sur les bactéries résistantes,

qui restent très importantes,

ils peuvent également dégrader
notre flore intestinale.

Un jour, on commencera à voir
les antibiotiques de la même manière

que l’on perçoit aujourd’hui
les outils en métal,

que les Égyptiens utilisaient
pour le cerveau

avant de le retirer
lors de l’embaumement.

J'ai dit que les microbes remplissent
des fonctions importantes

et on sait depuis quelques années,

qu’ils ont un lien avec une grande
variété de maladies,

dont la maladie intestinale inflammatoire,

les maladies cardiaques,

le cancer du côlon, et même l’obésité.

Il s’avère que l’obésité
est un problème d’envergure

et aujourd'hui, on peut dire
si vous êtes obèse

avec une précision de 90 %

en examinant les microbes des intestins.

Même si cela semble impressionnant,

il serait difficile d’effectuer
un tel examen médical,

car on est capable de dire
laquelle de ces personnes est obèse,

sans analyser les microbes
présents dans ses intestins.

Il s’avère que même si
on séquençait son génome

et qu’on avait son ADN humain,

on pourrait déterminer quelle personne
est obèse avec une précision de 60 %.

C’est incroyable?

Cela veut dire qu’un kilogramme
de vos microbes

peut être plus important
pour votre santé

que chacun de vos gènes.

Grâce aux souris, on peut aller plus loin.

Pour les souris, les microbes ont un lien
avec différents types de maladies,

dont la sclérose en plaques,

la dépression, l’autisme et l’obésité.

Comment peut-on savoir si
ces différences microbiennes,

liées aux maladies,
en sont la cause ou la conséquence ?

Nous pourrions par exemple
élever quelques souris,

en les privant des microbes
dans une bulle sans germes.

On pourrait ajouter des microbes
que l’on pense importants

et observer leurs effets.

Si on prélève les microbes
d’une souris obèse

et les transplante
dans une souris en bonne santé,

élevée dans une bulle
et privée de ses propres microbes,

elle devient plus grosse
que si on les prélève d’une souris saine.

Les raisons qui l'expliquent
sont fascinantes.

Parfois, les microbes

les aident à digérer la nourriture
de manière plus efficace,

et exploiter l’énergie
provenant des aliments.

Mais d’autres fois, les microbes
influencent leur comportement.

Elles mangent plus
qu’une souris normale,

et grossissent si elles mangent
autant qu’elles veulent.

C’est vraiment remarquable,
n’est-ce pas?

Les microbes peuvent avoir un impact
sur le comportement des mammifères.

Vous vous demandez peut-être si on peut
le réaliser entre différentes espèces.

Il s’avère que si on prend les microbes
d’une personne obèse

et qu’on les transplante à celle
élevée dans un espace stérile,

elle sera également plus grosse

qu’une souris ayant reçu les microbes
d’une personne mince.

Mais, on peut créer une communauté
qu’on leur inoculerait

pour empêcher
de prendre du poids.

On peut faire pareil avec la malnutrition.

Dans le cadre du projet réalisé
par la Gates Foundation,

on examine
les enfants du Malawi

souffrant de kwashiorkor,
un extrême de malnutrition.

Les souris qui reçoivent les microbes
responsables du kwashiorkor,

perdent 30 % de leur poids

en juste trois semaines.

Mais, on peut rétablir leur état de santé
à l’aide du même aliment à base

de cacahuètes comme dans les cliniques.

Les souris ayant reçu
des microbes

d’un vrai jumeau sain, guéris
de kwashiorkor, se portent bien.

C’est vraiment incroyable
car on peut mener des thérapies

et les tester sur une variété
de souris, en utilisant

des communautés fécales des hommes

et peut-être orienter ces thérapies
jusqu’au niveau de l’individu.

Il est vraiment important
que chacun puisse participer

à cette découverte.

Il y a quelques années,

nous avons lancé le projet
« American Gut »

vous permettant de retrouver
votre place sur la carte microbienne.

C'est le plus grand projet scientifique
au financement participatif

qu'on connaît, qui jusque-là,
inclut plus de 8000 personnes.

Ils nous envoient
leurs échantillons,

on séquence l’ADN de leurs microbes,
et on leur envoie les résultats.

Une fois anonymisés, on les partage
avec des chercheurs, des formateurs,

et d’autres personnes
intéressées, etc.,

donc tout le monde
a accès à ces données.

En revanche,

lorsqu’on fait visiter notre labo
au BioFrontiers Institute

et qu’on explique l'utilité des robots
et des lasers pour examiner le caca,

il s’avère que ce n'est pas
tout le monde qui veut le savoir.

(Rires)

Mais j’imagine que vous

voulez le savoir donc j’ai ramené
quelques outils,

si vous souhaitez
le découvrir par vous-mêmes.

Pourquoi est-ce utile ?

Les microbes
sont non seulement importants

pour connaître notre état de santé,

mais ils peuvent surtout
guérir des maladies.

C’est une nouvelle découverte
que nous avons pu observer

avec mes collègues
de l’Université de Minnesota.

Vous voyez à nouveau
la carte du microbiome humain.

Ce qu’on voit maintenant,

je vais y ajouter la communauté
des personnes souffrant de CPM.

Une forme de diarrhée
très sévère qui pousse

à aller aux toilettes
jusqu’à 20 fois par jour.

Avant qu’elles ne soient sélectionnées,
ces personnes prenaient

des antibiotiques durant 2 ans,
sans aucun effet.

Que se passerait-il si on transplantait
une partie des selles d’un donneur sain,

que vous voyez en bas,

chez ces patients.

Les bons microbes se batteraient-ils
avec les mauvais

pour aider à rétablir leur état de santé ?

Regardons ce qui se passe
précisément ici.

Quatre de ces patients
vont bénéficier d'une greffe

d’un donneur sain en bas.

Ce que vous pouvez observer,

c’est ce changement radical
dans les intestins.

Une journée après la transplantation,

les symptômes disparaissent,

la diarrhée aussi,

ils se rétablissent, avec une
communauté pareil à celle du donneur

qui y reste.

(Applaudissements)

Nous ne sommes qu’aux débuts
de cette découverte.

Nous savons maintenant
que les microbes ont un impact

sur toutes ces maladies différentes, comme

la maladie intestinale inflammatoire,
l’obésité,

et peut-être l’autisme et la dépression.

Nous devons cependant

créer une sorte du GPS microbien

qui nous permettrait de nous localiser,

et aussi d’indiquer la direction
et les actions nécessaires

pour y arriver.

On doit être capable
de faciliter ce processus

de sorte qu’un enfant puisse l’utiliser.
(Rires)

Merci.

(Applaudissements)