4.1 : Habitats, relations et microbiomes des procaryotes

Objectifs d'apprentissage

• Identifier et décrire des exemples uniques de procaryotes dans divers habitats de la planète
• Identifier et décrire les relations symbiotiques
• Comparez le microbiote normal/commensal/résident au microbiote transitoire
• Expliquer comment les procaryotes sont classés

Orientation clinique : 1ère partie

Marsha, une étudiante universitaire de 20 ans, est récemment revenue aux États-Unis après un voyage au Nigéria, où elle avait fait un stage en tant qu'assistante médicale pour une organisation œuvrant à améliorer l'accès aux services de laboratoire pour le dépistage de la tuberculose. À son retour, Marsha a commencé à ressentir de la fatigue, qu'elle a d'abord attribuée au décalage horaire. Cependant, la fatigue a persisté et Marsha a rapidement commencé à ressentir d'autres symptômes gênants, tels qu'une toux occasionnelle, des sueurs nocturnes, une perte d'appétit et une légère fièvre de 37,4 °C (99,3 °F).

Marsha s'attendait à ce que ses symptômes disparaissent en quelques jours, mais ils se sont progressivement aggravés. Environ deux semaines après son retour chez elle, elle a toussé des crachats et a remarqué qu'ils contenaient du sang et de petites touffes blanchâtres ressemblant à du fromage cottage. Sa fièvre a atteint 38,2 °C (100,8 °F) et elle a commencé à ressentir de vives douleurs à la poitrine lorsqu'elle respirait profondément. Craignant qu'elle ne semblait empirer, Marsha a pris rendez-vous avec son médecin.

Exercice\(\PageIndex{1}\)

Les symptômes de Marsha pourraient-ils être liés à son voyage à l'étranger, même plusieurs semaines après son retour chez elle ?

Tous les organismes vivants sont classés dans trois domaines de la vie : Archées, Bactéries et Eucaryas. Dans ce chapitre, nous allons nous concentrer sur les domaines Archées et Bactéries. Les archées et les bactéries sont des organismes procaryotes unicellulaires. Contrairement aux eucaryotes, ils ne possèdent aucun noyau ni aucun autre organite lié à la membrane.

Habitats et fonctions des procaryotes

Les procaryotes sont omniprésents. On les trouve partout sur notre planète, même dans les sources chaudes, dans le bouclier de glace antarctique et sous une pression extrême à trois kilomètres sous l'eau. Il a même été démontré qu'une bactérie, Paracoccus denitrificans, survivait lorsque des scientifiques l'ont retirée de son environnement naturel (sol) et ont utilisé une centrifugeuse pour la soumettre à des forces de gravité aussi fortes que celles trouvées à la surface de Jupiter.

Les procaryotes sont également abondants sur et dans le corps humain. Selon un rapport des National Institutes of Health, les procaryotes, en particulier les bactéries, sont plus nombreux que les cellules humaines 10:1. ¹ Des études plus récentes suggèrent que le ratio pourrait être plus proche de 1:1, mais même ce ratio signifie qu'il existe un grand nombre de bactéries dans le corps humain. ² Les bactéries se développent dans la bouche, les fosses nasales, la gorge, les oreilles, le tractus gastro-intestinal et le vagin humains. De grandes colonies de bactéries peuvent être trouvées sur la peau humaine saine, en particulier dans les zones humides (aisselles, nombril et zones situées derrière les oreilles). Cependant, même les zones les plus sèches de la peau ne sont pas exemptes de bactéries.

L'existence de procaryotes est très importante pour la stabilité et la prospérité des écosystèmes. Par exemple, ils font partie intégrante des processus de formation et de stabilisation des sols grâce à la dégradation de la matière organique et au développement de biofilms. Un gramme de sol contient jusqu'à 10 milliards de microorganismes (pour la plupart des procaryotes) appartenant à environ 1 000 espèces. De nombreuses espèces de bactéries utilisent des substances libérées par les racines des plantes, telles que les acides et les glucides, comme nutriments. Les bactéries métabolisent ces substances végétales et libèrent les produits du métabolisme bactérien dans le sol, formant de l'humus et augmentant ainsi la fertilité du sol. Dans les lacs salés tels que la mer Morte (Figure\(\PageIndex{1}\)), les halobactéries qui aiment le sel décomposent les crevettes saumurées mortes et nourrissent les jeunes crevettes et mouches en saumure avec les produits du métabolisme bactérien.

Figure\(\PageIndex{1}\) : (a) Certains procaryotes, appelés halophiles, peuvent prospérer dans des environnements extrêmement salés tels que la mer Morte, illustrée ici. (b) L'archéon Halobacterium salinarum, représenté ici en micrographie électronique, est un halophile qui vit dans la mer Morte. (crédit a : modification des travaux par Jullen Menichini ; crédit b : modification des travaux par la NASA)

En plus de vivre dans le sol et dans l'eau, les microorganismes procaryotes sont abondants dans l'air, même en haute atmosphère. Il peut y avoir jusqu'à 2 000 types de bactéries différents dans l'air, ce qui est similaire à leur diversité dans le sol.

Les procaryotes peuvent être trouvés partout sur Terre car ils sont extrêmement résilients et adaptables. Ils sont souvent métaboliquement flexibles, ce qui signifie qu'ils peuvent facilement passer d'une source d'énergie à une autre, en fonction de la disponibilité des sources, ou d'une voie métabolique à une autre. Par exemple, certaines cyanobactéries procaryotes peuvent passer d'un type classique de métabolisme lipidique, qui comprend la production d'aldéhydes gras, à un autre type de métabolisme lipidique qui génère des biocarburants, tels que des acides gras et des esters de cire. Les bactéries des eaux souterraines stockent des glucides complexes à haute énergie lorsqu'elles sont cultivées dans des eaux souterraines pures, mais elles métabolisent ces molécules lorsque l'eau souterraine est enrichie en phosphates. Certaines bactéries obtiennent leur énergie en réduisant les sulfates en sulfures, mais peuvent passer à une autre voie métabolique si nécessaire, produisant des acides et des ions hydrogène libres.

Les procaryotes remplissent des fonctions essentielles à la vie sur Terre en capturant (ou « fixant ») et en recyclant des éléments tels que le carbone et l'azote. Les organismes tels que les animaux ont besoin de carbone organique pour se développer, mais, contrairement aux procaryotes, ils sont incapables d'utiliser des sources de carbone inorganique telles que le dioxyde de carbone. Ainsi, les animaux comptent sur les procaryotes pour convertir le dioxyde de carbone en produits à base de carbone organique qu'ils peuvent utiliser. Ce processus de conversion du dioxyde de carbone en produits à base de carbone organique est appelé fixation du carbone.

Les plantes et les animaux dépendent également largement des procaryotes pour la fixation de l'azote, la conversion de l'azote atmosphérique en ammoniac, un composé que certaines plantes peuvent utiliser pour former de nombreuses biomolécules différentes nécessaires à leur survie. Les bactéries du genre Rhizobium, par exemple, fixent l'azote ; elles vivent dans les racines de légumineuses telles que le trèfle, la luzerne et les pois (Figure\(\PageIndex{2}\)). L'ammoniac produit par le rhizobium aide ces plantes à survivre en leur permettant de fabriquer des éléments constitutifs d'acides nucléiques. À leur tour, ces plantes peuvent être consommées par les animaux, ce qui favorise leur croissance et leur survie, ou elles peuvent mourir, auquel cas les produits de la fixation de l'azote enrichiront le sol et seront utilisés par d'autres plantes.

Figure\(\PageIndex{2}\) : (a) Des bactéries fixatrices d'azote telles que le Rhizobium vivent dans les nodules racinaires de légumineuses telles que le trèfle. (b) Cette micrographie du nodule racinaire montre des bactéroïdes (cellules semblables à des bactéries ou cellules bactériennes modifiées) dans les cellules végétales. Les bactéroïdes sont visibles sous forme d'ovales plus foncés dans la plus grande cellule végétale. (crédit a : modification des travaux par l'USDA)

Une autre fonction positive des procaryotes est de nettoyer l'environnement. Récemment, certains chercheurs se sont penchés sur la diversité et les fonctions des procaryotes dans des environnements créés par l'homme. Ils ont découvert que certaines bactéries jouent un rôle unique dans la dégradation des produits chimiques toxiques qui polluent l'eau et le sol. ³

Malgré tous les rôles positifs et utiles que jouent les procaryotes, certains sont des agents pathogènes humains qui peuvent provoquer des maladies ou des infections lorsqu'ils pénètrent dans l'organisme. De plus, certaines bactéries peuvent contaminer les aliments, provoquer leur détérioration ou provoquer des maladies d'origine alimentaire, ce qui les rend préoccupantes sur le plan de la préparation et de la sécurité des aliments. Moins de 1 % des procaryotes (tous des bactéries) sont considérés comme des agents pathogènes pour l'homme, mais collectivement, ces espèces sont responsables d'un grand nombre de maladies qui touchent les humains.

Outre les agents pathogènes, qui ont un impact direct sur la santé humaine, les procaryotes affectent également les humains de nombreuses manières indirectes. Par exemple, les procaryotes sont aujourd'hui considérés comme des acteurs clés des processus du changement climatique. Ces dernières années, alors que les températures augmentaient dans les régions polaires de la Terre, des sols qui étaient auparavant gelés toute l'année (pergélisol) ont commencé à dégeler. Le carbone piégé dans le pergélisol est progressivement libéré et métabolisé par les procaryotes. Cela produit des quantités massives de dioxyde de carbone et de méthane, des gaz à effet de serre qui s'échappent dans l'atmosphère et contribuent à l'effet de serre.

Exercice\(\PageIndex{2}\)

1. Dans quels types d'environnements peut-on trouver des procaryotes ?
2. Donnez des exemples de la façon dont les plantes et les animaux dépendent des procaryotes.

Relations symbiotiques

Comme nous l'avons appris, les microorganismes procaryotes peuvent s'associer aux plantes et aux animaux. Souvent, cette association se traduit par des relations uniques entre les organismes. Par exemple, les bactéries vivant sur les racines ou les feuilles d'une plante obtiennent des nutriments de la plante et, en retour, produisent des substances qui protègent la plante des agents pathogènes. D'autre part, certaines bactéries sont des agents pathogènes des plantes qui utilisent des mécanismes d'infection similaires à ceux des bactéries pathogènes des animaux et des humains.

Les procaryotes vivent au sein d'une communauté ou d'un groupe de populations d'organismes en interaction. Une population est un groupe d'organismes individuels appartenant à la même espèce biologique et limité à une certaine zone géographique. Les populations peuvent avoir des interactions coopératives, qui leur sont bénéfiques, ou des interactions compétitives, dans lesquelles une population entre en concurrence avec une autre pour les ressources. L'étude de ces interactions entre les populations s'appelle écologie microbienne.

Toute interaction entre différentes espèces au sein d'une communauté est appelée symbiose. De telles interactions s'inscrivent dans un continuum entre opposition et coopération. Les interactions dans le cadre d'une relation symbiotique peuvent être bénéfiques ou nuisibles, ou n'avoir aucun effet sur l'une des espèces impliquées ou sur les deux. \(\PageIndex{1}\)Le tableau résume les principaux types d'interactions symbiotiques entre les procaryotes.

Tableau\(\PageIndex{1}\) : Types de relations symbiotiques

Type	Population A	Population B
Mutualisme	Bénéficié	Bénéficié
Amensalisme	Blessé	Non affecté
Commensalisme	Bénéficié	Non affecté
Neutralisme	Non affecté	Non affecté
Parasitisme	Bénéficié	Blessé

Lorsque deux espèces bénéficient l'une de l'autre, la symbiose est appelée mutualisme (ou syntropie, ou alimentation croisée). Par exemple, les humains entretiennent une relation mutualiste avec la bactérie Bacteroides thetaiotetraiotamicron, qui vit dans le tractus intestinal. B. thetaiotetraiotamicron digère des matières végétales polysaccharidiques complexes que les enzymes digestives humaines ne peuvent pas décomposer, les convertissant en monosaccharides qui peuvent être absorbés par les cellules humaines. Les humains entretiennent également une relation mutualiste avec certaines souches d'Escherichia coli, une autre bactérie présente dans l'intestin. E. coli dépend du contenu intestinal pour ses nutriments, et les humains tirent certaines vitamines d'E. coli, en particulier la vitamine K, nécessaire à la formation des facteurs de coagulation du sang. (Cela n'est toutefois vrai que pour certaines souches d'E. coli. D'autres souches sont pathogènes et n'ont pas de relation mutualiste avec les humains.)

L'amensalisme est un type de symbiose dans lequel une population nuit à une autre mais n'est pas elle-même affectée. Dans le cas des bactéries, certaines espèces amensalistes produisent des substances bactéricides qui tuent d'autres espèces de bactéries. Par exemple, la bactérie Lucilia sericata produit une protéine qui détruit Staphylococcus aureus, une bactérie que l'on trouve couramment à la surface de la peau humaine. Un lavage excessif des mains peut affecter cette relation et entraîner des maladies et une transmission de S. aureus.

Dans un autre type de symbiose, appelé commensalisme, un organisme en profite alors que l'autre n'est pas affecté. Cela se produit lorsque la bactérie Staphylococcus epidermidis utilise les cellules mortes de la peau humaine comme nutriments. Des milliards de ces bactéries vivent sur notre peau, mais dans la plupart des cas (surtout lorsque notre système immunitaire est en bonne santé), nous n'y réagissons d'aucune façon.

Si aucun des organismes symbiotiques n'est affecté de quelque manière que ce soit, nous appelons ce type de neutralisme de symbiose. La coexistence de bactéries métaboliquement actives (végétatrices) et d'endospores (bactéries dormantes et métaboliquement passives) est un exemple de neutralisme. Par exemple, la bactérie Bacillus anthracis forme généralement des endospores dans le sol lorsque les conditions sont défavorables. Si le sol est réchauffé et enrichi en nutriments, certaines endospores germent et restent en symbiose avec d'autres endospores qui n'ont pas germé.

Le parasitisme est un type de symbiose dans lequel un organisme profite tout en nuisant à l'autre. La relation entre les humains et de nombreux procaryotes pathogènes peut être qualifiée de parasitaire car ces organismes envahissent le corps, produisant des substances toxiques ou des maladies infectieuses nocives. Des maladies telles que le tétanos, la diphtérie, la coqueluche, la tuberculose et la lèpre résultent toutes d'interactions entre des bactéries et des humains.

Les scientifiques ont inventé le terme microbiome pour désigner tous les microorganismes procaryotes et eucaryotes associés à un certain organisme. Au sein du microbiome humain, on trouve des microbiotes résidents et des microbiotes transitoires. Le microbiote résident est constitué de microorganismes qui vivent constamment dans ou sur notre corps. Le terme microbiote transitoire désigne les microorganismes que l'on ne trouve que temporairement dans le corps humain, et ceux-ci peuvent inclure des microorganismes pathogènes. L'hygiène et l'alimentation peuvent modifier à la fois le microbiote résident et le microbiote transitoire.

Le microbiote résident est incroyablement diversifié, non seulement en termes de variété d'espèces, mais également en termes de préférence des différents microorganismes pour différentes zones du corps humain. Par exemple, dans la bouche humaine, il existe des milliers d'espèces de bactéries commensales ou mutualistes. Certaines de ces bactéries préfèrent habiter la surface de la langue, tandis que d'autres préfèrent la surface interne des joues, et d'autres encore préfèrent les dents antérieures ou postérieures ou les gencives. La surface interne de la joue présente le microbiote le moins diversifié en raison de son exposition à l'oxygène. En revanche, les cryptes de la langue et les espaces entre les dents sont deux sites peu exposés à l'oxygène, de sorte que ces sites abritent un microbiote plus diversifié, y compris des bactéries vivant en l'absence d'oxygène (par exemple, Bacteroides, Fusobacterium). Les différences dans le microbiote oral entre des individus humains choisis au hasard sont également significatives. Des études ont montré, par exemple, que la prévalence de bactéries telles que Streptococcus, Haemophilus, Neisseria et d'autres était radicalement différente d'une personne à l'autre. ⁴

Il existe également des différences significatives entre les microbiotes des différents sites du même corps humain. La face interne de la joue présente une prédominance de streptocoques, tandis que dans la gorge, les amygdales palatines et la salive, il y a deux à trois fois moins de streptocoques et plusieurs fois plus de fusobactéries. Dans la plaque prélevée sur les gencives, les bactéries prédominantes appartiennent au genre Fusobacterium. Cependant, dans l'intestin, Streptococcus et Fusobacterium disparaissent et le genre Bacteroides devient prédominant.

Non seulement le microbiote peut varier d'un site du corps à l'autre, mais le microbiome peut également changer au fil du temps au sein d'un même individu. Les humains reçoivent leurs premières inoculations de flore normale au cours de la naissance naturelle et peu de temps après la naissance. Avant la naissance, il y a une augmentation rapide de la population de Lactobacillus spp. dans le vagin, et cette population constitue la première colonisation du microbiote lors de la naissance naturelle. Après la naissance, d'autres microbes sont acquis auprès des prestataires de soins de santé, des parents, d'autres membres de la famille et des personnes qui entrent en contact avec le bébé. Ce processus permet d'établir un microbiome qui continuera d'évoluer au cours de la vie de l'individu à mesure que de nouveaux microbes colonisent et sont éliminés de l'organisme. Par exemple, on estime qu'en 9 heures, le microbiote de l'intestin grêle peut changer, de sorte que la moitié des habitants microbiens seront différents. ⁵ L'importance de la colonisation initiale par Lactobacillus lors de l'accouchement vaginal est soulignée par des études démontrant une incidence plus élevée de maladies chez les personnes nées par césarienne que chez celles nées par voie vaginale. Des études ont montré que les bébés nés par voie vaginale sont principalement colonisés par des lactobacilles vaginaux, tandis que les bébés nés par césarienne sont plus fréquemment colonisés par des microbes du microbiote cutané normal, y compris des agents pathogènes courants nosocomiaux.

Dans tout le corps, les microbiotes résidents sont importants pour la santé humaine car ils occupent des niches qui pourraient autrement être occupées par des microorganismes pathogènes. Par exemple, les Lactobacillus spp. sont les espèces bactériennes dominantes du microbiote vaginal normal pour la plupart des femmes. Les lactobacilles produisent de l'acide lactique, contribuant à l'acidité du vagin et inhibant la croissance de levures pathogènes. Cependant, lorsque la population du microbiote résident diminue pour une raison quelconque (par exemple, en raison de la prise d'antibiotiques), le pH du vagin augmente, ce qui en fait un environnement plus favorable à la croissance de levures telles que Candida albicans. L'antibiothérapie peut également perturber le microbiote des voies intestinales et respiratoires, augmentant ainsi le risque d'infections secondaires et/ou favorisant la transmission et l'excrétion à long terme d'agents pathogènes.

Exercice\(\PageIndex{3}\)

1. Expliquer la différence entre les interactions coopératives et compétitives dans les communautés microbiennes.
2. Énumérez les types de symbiose et expliquez comment chaque population est affectée.

Taxonomie et systématique

Il est difficile d'attribuer des procaryotes à une espèce donnée. Ils ne se reproduisent pas sexuellement, il n'est donc pas possible de les classer en fonction de la présence ou de l'absence de métissage. De plus, ils n'ont pas beaucoup de caractéristiques morphologiques. Traditionnellement, la classification des procaryotes était basée sur leur forme, leur mode de coloration et leurs différences biochimiques ou physiologiques. Plus récemment, à mesure que la technologie s'est améliorée, les séquences nucléotidiques des gènes sont devenues un critère important de classification microbienne.

En 1923, le microbiologiste américain David Hendricks Bergey (1860—1937) a publié A Manual in Determinative Bacteriology. Avec ce manuel, il a tenté de résumer les informations sur les types de bactéries connus à cette époque, en utilisant la classification binomiale latine. Bergey a également inclus les propriétés morphologiques, physiologiques et biochimiques de ces organismes. Son manuel a été mis à jour à plusieurs reprises pour inclure les nouvelles bactéries et leurs propriétés. C'est une aide précieuse pour la taxonomie bactérienne et les méthodes de caractérisation des bactéries. Une publication sœur plus récente, le Manuel de bactériologie systématique de Bergey en cinq volumes, complète le manuel original de Bergey. Il comprend un grand nombre d'espèces supplémentaires, ainsi que des descriptions actualisées de la taxonomie et des propriétés biologiques de tous les taxons procaryotes nommés. Cette publication intègre les noms approuvés des bactéries tels que déterminés par la Liste des noms procaryotes à nomenclature permanente (LPSN).

Classification par motifs de coloration

Selon leur mode de coloration, qui dépend des propriétés de leurs parois cellulaires, les bactéries sont traditionnellement classées en gram-positif, gram-négatif et « atypique », c'est-à-dire qu'elles ne sont ni gram-positives ni gram-négatives. Comme expliqué dans la section Coloration d'échantillons microscopiques, les bactéries à Gram positif possèdent une paroi cellulaire épaisse de peptidoglycane qui retient la coloration primaire (violet cristallin) pendant l'étape de décoloration ; elles restent violettes après la procédure de coloration à Gram parce que le cristal violet domine la couleur rouge clair/rose du contre-colorant secondaire, la safranine. En revanche, les bactéries gram-négatives possèdent une fine paroi cellulaire de peptidoglycane qui n'empêche pas le cristal violet de disparaître pendant l'étape de décoloration ; elles apparaissent donc en rouge clair/rose après coloration à la safranine. Les bactéries qui ne peuvent pas être colorées par la procédure standard de coloration de Gram sont appelées bactéries atypiques. La catégorie atypique comprend les espèces de mycoplasmes et de chlamydia, qui ne possèdent pas de paroi cellulaire et ne peuvent donc pas retenir les réactifs de coloration aux grammes. Les rickettsies sont également considérées comme atypiques car elles sont trop petites pour être évaluées par la coloration de Gram.

Plus récemment, les scientifiques ont commencé à classer davantage les bactéries gram-négatives et gram-positives. Ils ont ajouté un groupe spécial de bactéries profondément ramifiées sur la base d'une combinaison de caractéristiques physiologiques, biochimiques et génétiques. Ils classent également les bactéries à Gram négatif en protéobactéries, cytophaga-flavobacterium-Bacteroides (CFB) et spirochètes.

Les bactéries à ramification profonde sont considérées comme une forme évolutive très précoce de bactérie (voir Bactéries à ramification profonde). Ils vivent dans des conditions chaudes, acides, exposées aux rayons ultraviolets et anaérobies (privés d'oxygène). Les protéobactéries sont un phylum composé de groupes très divers de bactéries gram-négatives ; elles comprennent certains agents pathogènes humains importants (par exemple, E. coli et Bordetella pertussis). Le groupe de bactéries CFB comprend des composants du microbiote intestinal humain normal, tels que les Bacteroides. Les spirochètes sont des bactéries spiralées et incluent le pathogène Treponema pallidum, responsable de la syphilis. Nous caractériserons ces groupes de bactéries plus en détail plus loin dans le chapitre.

Sur la base de leur prévalence de nucléotides de guanine et de cytosine, les bactéries gram-positives sont également classées en bactéries gram-positives à faible G+C et à G+C élevé. Les bactéries gram-positives à faible teneur en G+C contiennent moins de 50 % de nucléotides de guanine et de cytosine dans leur ADN. Il s'agit notamment des agents pathogènes humains, tels que ceux responsables de l'anthrax (Bacillus anthracis), du tétanos (Clostridium tetani) et de la listériose (Listeria monocytogenes). Les bactéries gram-positives à haute teneur en G+C, qui contiennent plus de 50 % de nucléotides de guanine et de cytosine dans leur ADN, incluent les bactéries responsables de la diphtérie (Corynebacterium diphtheriae), de la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis) et d'autres maladies.

La classification des procaryotes change constamment à mesure que de nouvelles espèces sont découvertes. Nous les décrirons plus en détail, ainsi que les maladies qu'ils provoquent, dans les sections et les chapitres suivants.

Exercice\(\PageIndex{4}\)

Comment les scientifiques classent-ils les procaryotes ?

Projet sur le microbiome humain

Le projet sur le microbiome humain a été lancé par les National Institutes of Health (NIH) en 2008. L'un des principaux objectifs du projet est de créer un vaste répertoire des séquences génétiques de microbes importants trouvés chez l'homme, afin d'aider les biologistes et les cliniciens à comprendre la dynamique du microbiome humain et la relation entre le microbiote humain et les maladies. Un réseau de laboratoires travaillant ensemble a compilé les données à partir d'écouvillons prélevés sur plusieurs zones de la peau, de l'intestin et de la bouche de centaines de personnes.

L'un des défis liés à la compréhension du microbiome humain est la difficulté de cultiver de nombreux microbes qui peuplent le corps humain. On estime que nous ne sommes capables de cultiver que 1 % des bactéries présentes dans la nature et que nous ne sommes pas en mesure de cultiver les 99 % restants. Pour relever ce défi, les chercheurs ont eu recours à l'analyse métagénomique, qui étudie le matériel génétique prélevé directement auprès de communautés microbiennes, par opposition à celui d'espèces individuelles cultivées en culture. Cela permet aux chercheurs d'étudier le matériel génétique de tous les microbes du microbiome, plutôt que de se limiter à ceux qui peuvent être cultivés. ⁶

L'une des réalisations importantes du projet sur le microbiome humain est la création de la première base de données de référence sur les microorganismes vivant dans et sur le corps humain. De nombreux microbes présents dans le microbiome sont bénéfiques, mais certains ne le sont pas. Il a été découvert, de façon assez inattendue, que notre microbiote contient tous de graves agents pathogènes microbiens. Par exemple, la conjonctive de l'œil humain contient 24 genres de bactéries et de nombreuses espèces pathogènes. ⁷ Une bouche humaine saine contient un certain nombre d'espèces du genre Streptococcus, dont les espèces pathogènes S. pyogenes et S. pneumoniae. ⁸ Cela soulève la question de savoir pourquoi certains organismes procaryotes existent de façon commensale chez certains individus alors qu'ils agissent comme des agents pathogènes mortels chez d'autres. Le nombre d'organismes qui n'avaient jamais été cultivés était également inattendu. Par exemple, lors d'une étude métagénomique du microbiote intestinal humain, 174 nouvelles espèces de bactéries ont été identifiées. ⁹

Un autre objectif pour un avenir proche est de caractériser le microbiote humain chez des patients atteints de différentes maladies et de déterminer s'il existe un lien entre le contenu du microbiote d'un individu et le risque ou la sensibilité à certaines maladies. L'analyse du microbiome d'une personne atteinte d'une maladie spécifique peut révéler de nouvelles façons de lutter contre les maladies.

Résumé

• Les procaryotes sont des microorganismes unicellulaires dont les cellules n'ont pas de noyau.
• Les procaryotes se trouvent partout sur notre planète, même dans les environnements les plus extrêmes.
• Les procaryotes sont très flexibles sur le plan métabolique, ils peuvent donc adapter leur alimentation aux ressources naturelles disponibles.
• Les procaryotes vivent dans des communautés qui interagissent entre eux et avec de grands organismes qu'ils utilisent comme hôtes (y compris les humains).
• L'ensemble des formes de procaryotes (en particulier les bactéries) vivant dans le corps humain est appelé microbiome humain, qui varie selon les régions du corps et les individus et évolue au fil du temps.
• L'ensemble des formes de procaryotes (en particulier les bactéries) vivant dans une certaine région du corps humain (par exemple, la bouche, la gorge, les intestins, les yeux, le vagin) est appelée microbiote de cette région.
• Les procaryotes sont classés dans les domaines Archées et Bactéries.
• Ces dernières années, les approches traditionnelles de classification des procaryotes ont été complétées par des approches basées sur la génétique moléculaire.

Notes

1. 1 presse médicale. « Les bactéries de la bouche peuvent modifier leur alimentation, révèlent les superordinateurs. » 12 août 2014. medicalxpress.com/news/2014-0... rs-reveal.html. Consulté le 24 février 2015.
2. 2 A. Abbott. « Les scientifiques brisent le mythe selon lequel notre corps contient plus de bactéries que de cellules humaines : une hypothèse vieille de plusieurs décennies concernant le microbiote est revisitée. » La nature. http://www.nature.com/news/scientist... -cellules-1,19136. Consulté le 3 juin 2016.
3. 3 heures du matin, Kravetz « Une bactérie unique combat les déchets chimiques d'origine humaine ». 2012. www.livescience.com/25181-bac... s-nsf-bts.html. Consulté le 9 mars 2015.
4. 4 E.M. Bik et coll. « Diversité bactérienne dans la cavité buccale de 10 personnes en bonne santé. » The ISME Journal 4 no 8 (2010) :962-974.
5. 5 C.C. Booijink et coll. « Variation temporelle et intra-individuelle élevée détectée dans le microbiote iléal humain. » Microbiologie environnementale 12 no 12 (2010) :3213—3227.
6. 6 Instituts nationaux de santé. « Projet sur le microbiome humain. Vue d'ensemble. » commonfund.nih.gov/hmp/overview. Consulté le 7 juin 2016.
7. 7 Q. Dong et coll. « Diversité des bactéries dans une conjonctive humaine saine. » Ophtalmologie d'investigation et sciences visuelles 52 n° 8 (2011) :5408—5413.
8. 8 F. E. Dewhirst et coll. « Le microbiome oral humain. » Journal de bactériologie 192 n° 19 (2010) :5002—5017.
9. 9 J.C. Lagier et coll. « Culturomique microbienne : changement de paradigme dans l'étude du microbiome intestinal humain ». Microbiologie clinique et infection 18 n° 12 (2012) :1185—1193.