Bacteries intestinales et production de gaz
L'intestin humain contient environ 38 billions de cellules microbiennes -- a peu pres autant que le nombre de cellules humaines dans le corps. Ces micro-organismes sont responsables de la production de pratiquement tout l'hydrogene, le methane et une part significative du dioxyde de carbone qui compose les gaz intestinaux. Comprendre les bacteries intestinales, c'est, au sens le plus litteral, comprendre d'ou viennent les pets.
L'usine de fermentation
Lorsque les glucides alimentaires -- en particulier les polysaccharides complexes, les amidons resistants et les fibres solubles -- atteignent le colon sans etre digeres, ils deviennent le substrat de la fermentation microbienne. Les bacteries coloniques les decomposent par fermentation anaerobie, produisant des acides gras a chaine courte (AGCC : acetate, propionate, butyrate), du dioxyde de carbone, de l'hydrogene et, chez certains individus, du methane. Les AGCC sont absorbes et fournissent environ 10 % de l'apport calorique quotidien ; les gaz sont soit absorbes, metabolises par d'autres bacteries, soit expulses. Cette fermentation microbienne n'est pas un dysfonctionnement -- c'est une caracteristique fondamentale de la digestion humaine, et les AGCC produits sont essentiels pour la sante du colon, influencant tout, de l'approvisionnement energetique des colonocytes a l'integrite de la muqueuse.
Methanogenes vs. producteurs d'hydrogene
Le microbiome intestinal humain contient deux grandes categories d'organismes pertinents pour les gaz : les fermenteurs producteurs d'hydrogene et les archees methanogenes. La plupart des bacteries intestinales (Bacteroidetes, Firmicutes) produisent de l'hydrogene comme sous-produit de fermentation. Les methanogenes -- principalement Methanobrevibacter smithii -- consomment cet hydrogene et le combinent avec du dioxyde de carbone pour produire du methane. Tous les humains n'hebergent pas des populations substantielles de M. smithii : seuls environ 30 a 40 % des adultes sont des 'producteurs de methane', ce qui signifie que leur haleine contient du methane detectable. Ces individus produisent moins d'hydrogene dans leurs tests respiratoires (parce qu'il est consomme par les methanogenes) mais plus de methane. Cette division determine non seulement la composition des gaz mais aussi l'efficacite digestive : les methanogenes recuperent de l'energie a partir de l'hydrogene, affectant subtilement l'absorption calorique.
Diversite du microbiome et variation individuelle
Aucune personne n'a le meme microbiome intestinal. La composition des bacteries coloniques varie selon la genetique, le mode de naissance (voie basse vs. cesarienne), l'alimentation infantile precoce (allaitement vs. biberon), l'historique antibiotique, le regime alimentaire au cours de la vie, la localisation geographique et l'age. Cette enorme variation interpersonnelle explique pourquoi des repas identiques produisent des quantites de gaz radicalement differentes chez differentes personnes. Une etude de 2015 de Sonnenburg et al. dans Nature a demontre que l'apport en fibres alimentaires remodele rapidement et substantiellement la composition du microbiome, et que les regimes occidentaux pauvres en fibres reduisent la diversite du microbiome sur plusieurs generations. La perte de taxa bacteriens specifiques affecte les schemas de fermentation, expliquant potentiellement pourquoi les plaintes gastro-intestinales sont plus prevalentes dans les populations industrialisees malgre une meilleure securite alimentaire globale.
Probiotiques, prebiotiques et gaz
Les supplements probiotiques (contenant des bacteries vivantes) et les aliments prebiotiques (contenant des substrats fermentescibles qui nourrissent les bacteries benefiques) sont largement commercialises pour la sante intestinale. Les preuves de leurs effets sur la flatulence sont nuancees. Les probiotiques contenant des especes de Lactobacillus et Bifidobacterium peuvent reduire la production de gaz chez certains individus, en particulier ceux ayant une intolerance au lactose ou une dysbiose post-antibiotique, en supplantat les taxa producteurs de gaz. Cependant, certains probiotiques augmentent initialement les gaz pendant l'adaptation du microbiome. Les prebiotiques -- incluant l'inuline, les fructo-oligosaccharides (FOS) et l'amidon resistant -- nourrissent directement les bacteries coloniques et augmentent de maniere fiable la fermentation et la production de gaz a court terme. L'utilisation a long terme de probiotiques et prebiotiques est generalement associee a une meilleure sante intestinale malgre (ou parfois grace a) l'augmentation transitoire des gaz.
Le saviez-vous ?
- L'intestin humain contient environ 38 billions de cellules microbiennes representant plus de 1 000 especes differentes.
- Seuls 30 a 40 % des adultes sont des 'producteurs de methane' avec du methane detectable dans leur haleine, en raison de populations differentes d'archees methanogenes.
- Les acides gras a chaine courte produits par la fermentation intestinale fournissent environ 10 % de l'apport calorique quotidien humain.
- Methanobrevibacter smithii est le microbe producteur de methane dominant dans l'intestin humain et se nourrit de l'hydrogene produit par d'autres bacteries.
Le saviez-vous
Le Human Microbiome Project, finance par le NIH et lance en 2007, a sequence les genomes de plus de 10 000 souches microbiennes du corps humain. Il a decouvert que les genes microbiens intestinaux depassent les genes humains dans un rapport d'environ 150 pour 1 -- ce qui fait de nous, genetiquement parlant, plus microbiens qu'humains.
Sources
- Sender, R. et al. (2016). Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. Cell, 164(3), 337-340.
- Sonnenburg, E.D. et al. (2015). Diet-induced alterations in gut microflora contribute to lethal pulmonary damage in TLR2/TLR4-deficient mice. Cell Host & Microbe, 17(1), 27-38.
- Levitt, M.D. et al. (1987). Relation of passage of gas and abdominal bloating to colonic gas production. Annals of Internal Medicine, 94(4), 444-446.
- Strocchi, A. et al. (1994). Methane production in the human colon and its relationship with breath hydrogen and colonic pH. Journal of Laboratory and Clinical Medicine, 124(5), 695-702.