Rob Knight regarde ce qu'il y a en toi. Regarde ce qu'il y a en toi

Nous vivons à une époque de véritable révolution en microbiologie. Les dernières technologies ont permis aux scientifiques de plonger dans le monde des créatures microscopiques qui peuplent notre corps et de faire des découvertes étonnantes dans ce monde. Il s'avère que les microbes, qui vivent en quantités impensables dans presque tous les recoins de notre corps, jouent un rôle beaucoup plus important que nous ne le pensions auparavant : non seulement notre santé physique en dépend, mais ils déterminent notre humeur, nos goûts et notre personnalité même. . Nous entendons parler de ces percées scientifiques de première main : l'auteur du livre, Rob Knight, est l'un des principaux microbiologistes d'aujourd'hui, créant la science du futur sous nos yeux.

Une série: Livres TED

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par la compagnie des litres.

1. Les micro-organismes dans notre corps

Essayons donc d'estimer combien de microbes vivent en nous.

Si nous comptons en poids, alors dans le corps d'un adulte, ils pèsent en moyenne environ un kilogramme et demi. Cela fait de votre microbiote l'un des plus grands organes, rivalisant avec le cerveau en termes de poids et à peine inférieur au foie.

Nous savons déjà qu'en termes de nombre absolu de cellules, les micro-organismes surpassent les humains dans un rapport de dix pour un. Et si on comparait notre ADN ? Chacun de nous possède environ vingt mille gènes humains. Et en même temps, nous portons entre deux et vingt millions de gènes microbiens. Cela signifie, hélas, que génétiquement nous sommes au moins à 99% des microbes !

De peur d'être tellement offensé, regardez cela du point de vue de la complexité de l'appareil humain. Chaque cellule humaine contient beaucoup plus de gènes qu'une cellule microbienne. C'est juste qu'il y a tellement de microbes dans votre corps que la somme de tous leurs gènes dépasse la vôtre.

Les organismes qui vivent en nous et sur nous sont très divers. La plupart (mais pas tous) sont unicellulaires. Ils représentent les trois branches principales de l'arbre évolutif. Les représentants du royaume des archées vivent dans les intestins - des organismes unicellulaires qui n'ont pas de noyaux; les plus courants d'entre eux sont les méthanogènes, qui existent sans oxygène, aident à digérer les aliments et libèrent du méthane (les vaches en ont aussi).

Viennent ensuite les eucaryotes : champignons mycoses cutanées et levures qui colonisent le vagin et parfois les intestins. Mais les bactéries dominent sur tout - par exemple, Escherichia coli ( Escherichia coli), E. coli, que nous associons principalement à l'indigestion, qui se produit en raison de légumes verts mal lavés. Cependant, des variétés inoffensives et bénéfiques de cette bactérie sont presque toujours présentes dans nos entrailles.

Et chaque jour, grâce aux nouvelles technologies, nous apprenons que ce monde est encore plus diversifié que nous ne le pensions auparavant. C'est comme si nous nous promenions dans l'océan avec un chalut à très grandes cellules, puis, après avoir examiné la prise, nous conclurions que seuls les baleines et les calmars géants se trouvent dans la mer. Maintenant, nous avons découvert que la vie que nous avons à l'intérieur est beaucoup plus diversifiée. Par exemple, vous pourriez supposer que deux bactéries dans votre intestin qui se jettent sur votre dernier sandwich sont très similaires l'une à l'autre, comme, disons, des anchois ou des sardines. Mais en fait, ils n'ont pas plus en commun que le concombre de mer (holothurie) et le grand requin blanc : ce sont deux créatures au comportement, à la nourriture et au rôle écologique complètement différents.

Alors, où se trouvent tous nos microbes et quel est leur rôle ? Pour le savoir, faisons un tour de notre corps.

On dit que Napoléon, revenant d'une campagne militaire, écrivit à l'impératrice Joséphine : « Je serai à Paris demain soir. Ne prends pas de bain." Il préféra l'odeur naturelle de sa femme adorée, et se concentra. Mais pourquoi, quand nous sommes laissés sans savon, déodorants, poudre et parfum pendant un moment, cela commence-t-il à sentir si mauvais de notre part ? Principalement à cause des microbes qui se nourrissent de nos sécrétions et les rendent encore plus malodorantes.

Les scientifiques essaient toujours, désolé pour le jeu de mots, de découvrir à quoi sert l'activité des créatures qui vivent sur notre plus grand organe, la peau. Une chose est sûre : ils contribuent à la formation de notre odeur corporelle, y compris les composants de cette odeur qui attirent les moustiques. Comme indiqué précédemment, les insectes suceurs de sang vraiment préfèrent les odeurs de certaines personnes à d'autres, et les microbes sont à blâmer. Ils décomposent les substances que la peau libère en composés volatils que les moustiques peuvent ou non aimer. De plus, différents types de moustiques préfèrent différentes parties de notre corps. Par exemple, pour Anopheles gambiae, l'un des principaux vecteurs du paludisme, l'odeur la plus attrayante n'est pas celle des aisselles, mais celle des mains et des pieds.

À cet égard, une solution tentante se présente : si vous frottez un antibiotique sur la peau de vos mains et de vos pieds, vous pouvez prévenir l'attaque de ce type de moustique, car en tuant les germes, vous tuez l'odeur.

Les microbes qui vivent sur notre peau, comme tous les autres microbes, n'existent pas nécessairement spécifiquement pour notre bien. Mais eux, en tant que résidents consciencieux, nous aident vraiment beaucoup : du fait qu'ils vivent sur nous, ils empêchent d'autres microbes nocifs de nous infecter. Divers microbes vivent dans différentes zones de la peau, et la diversité - le nombre d'espèces - n'est pas nécessairement proportionnelle au nombre de microbes présents dans une zone particulière. Parfois, c'est tout le contraire. Pour utiliser une analogie américaine, imaginez que le Vermont (600 000 habitants) soit aussi ethniquement diversifié que Los Angeles (dix millions) et que Los Angeles soit devenue aussi monoethnique que le Vermont. Vous avez un grand nombre de germes sur votre front et sous vos bras, mais relativement peu d'espèces ; et inversement, sur les mains (paumes et avant-bras) il y a relativement peu de microbes, mais ils sont très divers. Les communautés microbiennes sur les mains des femmes ont tendance à être plus diversifiées que celles des hommes, et cette différence persiste malgré le lavage des mains, suggérant que la raison, bien qu'encore inconnue, réside dans les différences biologiques.

De plus, nous avons constaté que les germes vivant sur votre main gauche sont différents de ceux vivant sur votre droite. Vous pouvez vous frotter les mains, taper des mains et toucher les mêmes surfaces avec les deux mains - chacune développe toujours une communauté microbienne distincte. Ce fait a inspiré le professeur Noah Firer de l'Université du Colorado à Boulder et moi-même pour tenter de reproduire l'une des découvertes les plus célèbres de la biologie générale. À un moment donné, essayant d'expliquer la distribution et la répartition des organismes sur des îles isolées et la relation entre la diversité des espèces et le territoire occupé, le biologiste et anthropologue britannique Alfred Russel Wallace, ainsi que d'autres scientifiques, ont développé une théorie complexe de la biogéographie. Wallace, un contemporain de Darwin, qui a développé simultanément et indépendamment la doctrine de la sélection naturelle, a cartographié une ligne qui traverse l'Indonésie et la Malaisie modernes et sépare la faune asiatique (singes et rhinocéros) de l'Australie (cacatoès et kangourou). Firer et moi nous sommes demandé s'il était possible de tracer la même "ligne Wallace" sur un clavier d'ordinateur entre les touches G et H - cette ligne, en théorie, devrait séparer les moitiés du clavier avec des populations microbiennes clairement différentes. Nous voulions également voir si la barre d'espace aurait plus de types de microbes, simplement parce qu'elle est beaucoup plus longue que toutes les autres.

Nos résultats ont confirmé l'existence d'une sorte de « lignée de Wallace », mais nous avons trouvé quelque chose de beaucoup plus surprenant : chaque doigt et sa touche correspondante étaient caractérisés par approximativement la même communauté microbienne. Nous avons également pu déterminer les propriétaires d'une souris d'ordinateur avec une précision allant jusqu'à 90 % à partir du profil microbien de la paume. La communauté microbienne sur votre main est très différente des communautés similaires d'autres personnes (en termes de diversité des espèces - une moyenne de 85%), ce qui signifie que chacun de nous, en plus des habituels, a également des empreintes microbiennes.

Nous sommes allés plus loin et avons mené des expériences pour savoir combien de fois vous devez toucher un objet pour laisser une trace microbienne distincte. Cette étude est encore trop incomplète pour être utilisée devant les tribunaux. Mais la télévision a, disons, une norme de preuve plus simplifiée, donc peu de temps après que nous ayons publié un article sur ce sujet, un autre épisode de Crime Scene Investigation : Miami a été diffusé, où l'intrigue était basée sur un examen médico-légal d'une empreinte microbienne.

Pendant ce temps, le microbiologiste médico-légal David Carter a déménagé du Nebraska à Hawaï pour y installer une «réserve corporelle». "Ce que c'est?" - vous demandez Les médecins légistes sont souvent confrontés à la tâche de déterminer depuis combien de temps la mort d'une personne dont ils examinent le cadavre s'est produite. Dans la "réserve" de Carter, les corps des morts donnés par des proches et diverses institutions sont stockés dans diverses conditions, et les scientifiques analysent constamment le taux de leur décomposition. Dans le même temps, une continuité frappante des communautés microbiennes est observée. Tout comme les colonies de lichens apparaissent d'abord sur une roche nue, puis, successivement, les mousses, les graminées, les mauvaises herbes, les arbustes et enfin les arbres, le processus de décomposition se déroule également dans un certain ordre.

Jessica Metcalfe, une boursière postdoctorale dans mon laboratoire à l'Université du Colorado à Boulder, a créé son propre "sanctuaire corporel" miniature en utilisant quarante souris mortes (elles sont mortes dans d'autres expériences sur les médicaments cardiovasculaires et anticancéreux). Jessica a découvert qu'elle pouvait déterminer correctement l'heure du décès à moins de trois jours. C'est à peu près la même marge d'erreur que la méthode des insectes actuellement utilisée. Pourquoi alors avons-nous besoin d'une méthode microbiologique ?

Réponse : les insectes doivent encore trouver le cadavre, alors que les micro-organismes sont toujours là, et cela peut être utile dans les cas où il n'y a pas d'insectes sur les lieux du crime.

Nez et poumons

Le prochain point de notre tour du corps sera le nez. Certains types de microbes vivent dans les narines humaines, notamment Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus), qui provoque des infections à staphylocoques dans les hôpitaux. Ainsi, les personnes en bonne santé semblent souvent être le « foyer » de microbes dangereux. Nous pensons que dans ce cas, l'explication peut être la suivante : d'autres bactéries vivant dans notre nez ne permettent pas à Staphylococcus aureus de prendre le contrôle, ou plutôt, de prendre le contrôle du nez. Autre observation intéressante : l'environnement influence fortement les types de micro-organismes qui s'installent dans notre nez. Les enfants avec une population microbienne nasale plus diversifiée, comme ceux qui vivent dans des zones rurales à proximité d'animaux, sont moins susceptibles de développer de l'asthme et des allergies à l'avenir. Il s'avère que bricoler dans la boue est parfois utile.

En descendant dans les poumons, on ne trouve généralement que des bactéries mortes. La surface interne des poumons, qui est exposée à l'air, contient un cocktail de peptides antimicrobiens : de minuscules protéines qui tuent instantanément les bactéries qui s'y trouvent. Cependant, dans les poumons des patients atteints de mucoviscidose ou du virus de l'immunodéficience humaine (VIH), on trouve parfois des micro-organismes dangereux qui contribuent au développement de maladies pulmonaires.

Les scientifiques se demandent toujours si chacun de nous a une communauté distincte de microbes dans la gorge, ou si seuls les microbes qui viennent de la bouche y sont présents. Cependant, on sait déjà que les germes de la gorge des fumeurs sont différents de ceux des non-fumeurs, ce qui indique probablement que fumer n'est pas seulement nocif pour nous-mêmes, mais aussi pour les créatures qui vivent en nous.

Bouche et ventre

Il y a de fortes chances que vous n'ayez entendu parler que des mauvaises bactéries dans votre bouche, celles qui causent les maladies des gencives et la carie dentaire. L'un d'eux, Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans), est la même créature qui détruit nos dents. Il est apparu, apparemment, en relation avec le développement de l'agriculture, lorsque le régime alimentaire de nos ancêtres était fortement enrichi en glucides, en particulier en sucres.

Tout comme les rats que nous avons domestiqués sans le vouloir et qui se nourrissent de nos déchets, certaines bactéries ont appris à vivre dans notre corps. Heureusement, la plupart des bactéries "domestiquées" sont bénéfiques - elles forment un biofilm qui éloigne les "mauvaises" bactéries. Les microbes oraux peuvent même aider à réguler la tension artérielle en relaxant les artères avec de l'oxyde nitrique (le cousin de l'oxyde nitreux que vous avez rencontré dans le fauteuil du dentiste) qu'ils libèrent.

Une autre espèce, la baguette de Plaut ( Fusobactérie nucléée), généralement présent dans la bouche d'une personne en bonne santé, mais peut également contribuer au développement de maladies parodontales. F. nucleatum est intéressante car ces bactéries se trouvent à l'intérieur des tumeurs du côlon, mais on ne sait pas encore si c'est la cause ou l'effet : si F. nucleatum provoque le cancer, ou est-ce simplement une réaction aux conditions dans lesquelles la tumeur se développe.

La population microbienne de la bouche est également très diversifiée. Même différents côtés d'une même dent peuvent être colonisés par différentes communautés microbiennes, en fonction de divers facteurs, notamment l'accès à l'oxygène et les habitudes de mastication.

Dans l'estomac, où l'environnement est presque aussi acide que dans une batterie de voiture, seules quelques espèces d'organismes peuvent survivre, mais elles jouent un rôle énorme. L'une de ces bactéries, Helicobacter pylori ( Helicobacter pylori, H. pylori), a coexisté avec les humains pendant si longtemps que, en étudiant ses souches chez des représentants de différentes nations, on peut découvrir quels peuples sont liés les uns aux autres et avec qui ils ont été en contact au cours du processus de migration.

H. pylori joue un rôle clé dans l'apparition d'ulcères de l'estomac et de l'intestin grêle, lorsque, à la suite de la destruction de la membrane muqueuse, le suc gastrique commence à corroder les tissus. Les symptômes initiaux comprennent l'halitose et des douleurs brûlantes dans l'estomac, suivies de nausées et de saignements. Pendant de nombreuses années, les médecins ont considéré le stress et la malnutrition comme la cause des ulcères et ont recommandé le repos, le repos, l'exclusion des aliments épicés, de l'alcool et du café, du lait et des antiacides prescrits. Les patients ont ressenti un soulagement, mais ont rarement récupéré complètement.

Dans les années 1980, les médecins australiens Barry Marshall et J. Robin Warren ont montré que la plupart des ulcères sont causés par une bactérie. H. pylori par conséquent, le traitement doit inclure des antibiotiques ou des médicaments antibactériens, tels que ceux contenant du bismuth. Marshall était tellement convaincu qu'il avait raison qu'il a personnellement bu la culture H. pylori- et a gagné une gastrite (qu'il a rapidement guérie) et le prix Nobel (qu'il a partagé avec Warren).

Cependant, nous savons aujourd'hui que plus de la moitié de la population totale de la Terre est porteuse H. pylori. Pourquoi la grande majorité d'entre eux n'ont-ils pas d'ulcères ? Apparemment, cette bactérie n'est qu'un des nombreux facteurs de risque de cette maladie : nécessaire, mais pas suffisant. Il s'est avéré que de nombreuses personnes en bonne santé peuvent être porteuses H. pylori, ainsi qu'un certain nombre d'autres bactéries que nous associons à la maladie. L'un des objectifs et des espoirs de la science du microbiome est de comprendre comment et pourquoi ces micro-organismes nous attaquent parfois soudainement.

Intestins

Passons ensuite aux intestins. Nous pensons qu'il s'agit de la communauté microbienne la plus importante et la plus importante du corps humain. Si vous êtes un microbe vivant dans une personne, alors c'est votre capital. Une métropole jusqu'à dix mètres de long, pleine de rues sinueuses et de coins et recoins. Les microbes sont étendus ici : chaleur, abondance de nourriture et de boissons et égouts à portée de main. D'un point de vue microbien, notre intestin ressemble à la fois à New York et à une capitale pétrolière de l'Est - une population innombrable et une énergie disponible.

L'absorption des nutriments contenus dans les aliments dans le sang se produit principalement dans l'intestin grêle. L'eau est absorbée dans le gros intestin et, à l'aide d'enzymes sécrétées par des micro-organismes bénéfiques, les fibres sont décomposées, qui proviennent de l'intestin grêle sous une forme non digérée. Cela libère encore plus d'énergie. Vivant dans le tube digestif, les microbes intestinaux régissent en grande partie notre métabolisme. Ils déterminent ce que nous pouvons manger, combien de calories nous absorbons, à quels nutriments et toxines nous sommes exposés, comment les médicaments nous affectent.

D'un point de vue scientifique, un autre fait concernant cette importante communauté microbienne est d'une grande importance : il est très facile d'obtenir des échantillons d'ici. Les germes, morts ou vivants, sont simplement jetés, généralement après le café du matin. Fondamentalement, les matières fécales contiennent des micro-organismes de la dernière section distale du côlon. Malgré une certaine différence dans la composition des communautés de l'intestin grêle et du gros intestin, cette différence est généralement insignifiante par rapport aux différences entre les communautés microbiennes de deux personnes différentes. Autrement dit, vos selles sont un portrait prêt à l'emploi de la communauté microbienne unique de votre intestin.

Certes, dans une certaine mesure, l'image que nous obtenons en analysant les matières fécales est déformée. Par exemple, E. coli Souvent mentionnée dans les gros titres comme une bactérie terriblement redoutable qui se retrouve parfois dans les aliments en raison d'un assainissement inadéquat, elle n'est en fait pas nécessairement dangereuse en soi. Nous ne le connaissons que parce qu'il se trouve dans les matières fécales (s'il se trouve dans les légumes ou la viande E. coli c'est un signe de contamination fécale). En fait, il n'y a pas autant de ces bactéries dans les intestins d'une personne en bonne santé : une seule cellule pour dix mille cellules d'autres micro-organismes. Par sa renommée E. coli est due au fait que, parmi d'autres micro-organismes, elle joue le rôle d'une mauvaise herbe, comme le quinoa ou le pissenlit, et pousse surtout dans une boîte de Pétri. Il en va de même pour nombre d'autres bactéries, dont on exagère le rôle depuis des décennies pour une seule raison : elles sont faciles à cultiver en laboratoire.

La plupart des microbes de notre intestin sont beaucoup moins stables et nous ne savons pas encore comment les cultiver. in vitro(dans ce cas, en laboratoire). Fondamentalement, ils appartiennent à deux grands groupes de bactéries - les firmicutes ( Firmicutes) et les bactéroïdes ( Bacteroidetes) - et jouent un rôle important dans la digestion des aliments et l'absorption des médicaments. En outre, ils ont été associés à un certain nombre de maladies, notamment l'obésité, les maladies inflammatoires de l'intestin, le cancer du côlon, les maladies cardiaques, la sclérose en plaques et l'autisme. C'est pourquoi une découverte comme le séquençage de nouvelle génération a fait une véritable révolution. Nous pouvons enfin voir ce qui était invisible jusqu'à présent.

Organes génitaux

Tout d'abord, je dois avouer ma propre ignorance : nous savons encore très peu de choses sur les microbes qui vivent à l'extérieur et à l'intérieur du pénis. Il faut dire que la microbiologie, une science qui a commencé avec le fait que le scientifique néerlandais Anthony van Leeuwenhoek a examiné le sperme au microscope, entre autres, n'a pas étudié correctement les organes génitaux masculins. Néanmoins, certains progrès ont déjà été réalisés.

J'ai un collègue (qui souhaite rester anonyme pour ne pas devenir la proie des téléspectateurs) qui étudie la propagation des maladies sexuellement transmissibles (MST) chez les adolescents. Une partie de son travail est liée à l'étude du microbiome du pénis adolescent. Pour ce faire, il a régulièrement besoin d'échantillons de sperme, qui plus est, obtenus régulièrement et immédiatement après un rapport sexuel. Ainsi, lorsque cet homme reçoit un appel téléphonique d'un de ses « clients », mon collègue, dans sa tenue habituelle - cheveux longs, veste en cuir et chaîne en or autour du cou - monte dans une camionnette de laboratoire blanche et va échantillonner vos fils. ' pénis. Bien sûr, tout cela est uniquement pour le bien de la science. Et il y a des parents si conscients qui signent un consentement officiel à cela !

Quoi qu'il en soit, il n'y a pas eu suffisamment de recherches dans ce domaine jusqu'à présent (peut-être en partie parce que trop de gens commencent à rire bêtement en décrivant le sujet), et donc le travail de mon collègue pourrait être une étape importante dans la création du microbiome du pénis - dans la maladie et en bonne santé.

Le vagin, contrairement au pénis, a été très bien étudié. La microflore d'une femme adulte en bonne santé d'origine européenne est généralement dominée par seulement quelques types de bactéries lactiques du genre Lactobacillus ( Lactobacille). Ne vous inquiétez pas, ce ne sont pas les bactéries qui transforment le lait en yaourt, mais ce sont des parents proches qui produisent également de l'acide lactique, maintenant le vagin acide. Voici ce que Jacques Ravel, professeur de microbiologie et d'immunologie à l'Université du Maryland, a montré dans ses travaux : les espèces qui dominent la communauté microbienne vaginale d'une femme particulière peuvent changer dans le temps, y compris à différentes périodes du cycle menstruel, quand les cellules de traitement du fer se développent en raison de la circulation sanguine des bactéries deferribacter ( Deferribacter). Les bactéries vaginales d'une femme peuvent changer même avec un changement de partenaire sexuel.

Jusqu'à récemment, presque toutes les recherches sur la microflore vaginale se concentraient sur la lutte contre les MST. Les scientifiques ont étudié le rôle des microbes vaginaux dans une maladie appelée vaginose bactérienne et ont également tenté de déterminer si les microbes vaginaux peuvent aider ou entraver la transmission de diverses infections sexuellement transmissibles, dont le VIH.

Cependant, il s'est avéré que tous les microbiomes vaginaux sains ne se ressemblent pas. Les nouvelles découvertes suggèrent que les communautés microbiennes des femmes en bonne santé, en particulier les hispaniques, les afro-américaines, les caucasiennes et les asiatiques, varient considérablement selon l'ascendance. Et, comme nous le verrons, dans une certaine mesure, les microbes vaginaux peuvent déterminer notre destin.

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Le fragment d'introduction ci-dessus du livre Regarde ce qu'il y a en toi. Comment les microbes qui vivent dans notre corps déterminent notre santé et notre personnalité (Rob Knight, 2015) proposé par notre livre partenaire -

Voyez ce qu'il y a à l'intérieur de vous. Comment les microbes vivant dans notre corps déterminent notre santé et notre personnalité

L'énorme impact des minuscules microbes

ROB CHEVALIER

AVEC BRENDAN BUHLER

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Couverture et design intérieur par MGMT. conception Illustrations par Olivia de Salve Villedieu

Édition CORPUS®

À mes parents, Alison et John, avec gratitude pour leurs gènes, leurs idées et leurs microbes

Avant-propos

Nous savons qui vous êtes : un être humain, un animal bipède avec des possibilités infinies d'esprit, un héritier de toutes choses, qui n'a jamais lu un seul accord d'utilisation jusqu'au bout - cochez simplement si nécessaire. Et maintenant, faites connaissance, c'est vous aussi : des milliards de minuscules créatures qui vivent dans vos yeux, vos oreilles et de vastes domaines, appelés vos intestins. Et ce microcosme intérieur peut changer votre compréhension de vos maladies, de votre santé et de vous-même.

Grâce aux nouvelles technologies (dont beaucoup ont été développées au cours des dernières années), les scientifiques en savent aujourd'hui plus que jamais sur les formes de vie microscopiques qui nous habitent. Et ce que nous apprenons est incroyable. Ces organismes unicellulaires - les microbes - ne sont pas seulement beaucoup plus nombreux que nous ne le pensions, ils vivent en nombre inimaginable dans presque tous les coins de notre corps et jouent un rôle beaucoup plus important que nous ne pourrions jamais l'imaginer : tant d'aspects de notre vie dépendent sur eux, la santé et même notre personnalité.

L'ensemble des créatures microscopiques pour lesquelles notre corps sert de foyer s'appelle le microbiote humain (parfois aussi la microflore et la microfaune), et l'ensemble de leurs gènes s'appelle le microbiome humain. Et, comme c'est souvent le cas avec les découvertes scientifiques, de nouveaux faits sur le microcosme nous font humilier notre ego. L'astronomie nous a déjà expliqué que notre planète n'est pas du tout le centre de l'univers, l'évolution nous a appris que l'homme n'est qu'une des espèces animales. La compilation du microbiome humain nous enseigne que dans la maison de notre corps, notre propre voix est noyée par un chœur de formes de vie indépendantes (et interdépendantes) avec leurs propres agendas et agendas.

Mais cela ne signifie pas qu'une personne n'est qu'un réceptacle pour de minuscules créatures qui ont accidentellement pénétré dans son corps et propagé des maladies. En fait, nous vivons en équilibre avec toute la communauté de micro-organismes qui nous habitent. Leur rôle ne se limite pas au rôle de passagers passifs - ils sont impliqués dans les processus vitaux fondamentaux, notamment la digestion, les réponses immunitaires et même le comportement.

La totalité des microbes en nous représente quelque chose comme l'unification de diverses communautés. Différentes parties du corps sont habitées par différents groupes d'espèces qui ont des fonctions spécialisées. Les microbes qui vivent dans la bouche sont différents de ceux qui vivent sur la peau ou dans l'intestin. Nous ne sommes pas que des individus ; chacun de nous est un écosystème.

La diversité des micro-organismes permet d'expliquer même ces caractéristiques individuelles que l'on attribuait au hasard ou à la malchance. Pourquoi certains d'entre nous aiment-ils tant les moustiques ? Par exemple, ces petits démons me mordent à peine, alors qu'ils volent vers mon amie Amanda comme des abeilles vers le miel. Il s'avère que certains d'entre nous vraiment plus savoureux du point de vue des moustiques, et la principale raison d'un tel "appétissant" sélectif est la différence dans la composition des communautés microbiennes qui vivent sur notre peau (plus à ce sujet au chapitre 1).

Et ce n'est pas tout : la variété de microbes qui vivent sur et en nous est incroyable. Vous avez probablement entendu dire que si nous comparons l'ADN, alors nous, les humains, sommes à peu près pareils : notre génome est à 99,99 % le même que le génome de toute autre personne, comme votre voisin. Mais cela ne s'applique pas à la microflore de vos intestins : seuls 10 % des microbes peuvent correspondre ici.

Cela peut expliquer les énormes différences entre les gens - des différences de poids aux allergies dissemblables, de la probabilité de tomber malade au niveau d'anxiété. Nous commençons tout juste à systématiser - et à comprendre - ce microcosme sans limites, mais les conclusions des premières études sont déjà accablantes.

L'infinie diversité du monde microbien est particulièrement impressionnante si l'on considère qu'il y a à peine quarante ans, nous n'avions aucune idée du nombre d'organismes unicellulaires et du nombre incroyable d'espèces qu'ils comptaient. Avant cela, les principes de base de la classification des organismes vivants étaient basés sur le livre de Charles Darwin "L'origine des espèces", publié en 1859. Darwin a dessiné un arbre de l'évolution, regroupant tous les organismes selon des caractéristiques physiques communes : les pinsons à bec court, les pinsons à long bec, etc. ; et pendant longtemps ce principe est resté la base de la classification et de la taxonomie.

Les idées traditionnelles sur la vie étaient basées sur ce que les gens pouvaient voir dans le monde qui les entourait - à l'œil nu ou à travers un microscope. Les organismes plus grands ont été divisés en plantes, animaux et champignons. Les organismes unicellulaires restants se répartissaient en deux grandes catégories : les protistes (protozoaires) et les bactéries. En ce qui concerne les plantes, les animaux et les champignons, nous avions raison. Mais nos idées sur les organismes unicellulaires se sont avérées absolument erronées.

En 1977, les microbiologistes américains Carl Woese et George E. Fox ont proposé une nouvelle version de «l'arbre de vie», basée sur la comparaison de diverses formes de vie au niveau cellulaire à l'aide de l'acide ribonucléique ribosomal, un parent de l'ADN, qui est présent dans n'importe quelle cellule et participe à la synthèse des protéines. L'image était magnifique. Woese et Fox ont découvert que les organismes unicellulaires sont plus diversifiés que toutes les plantes et tous les animaux réunis. Il s'est avéré que des animaux, des plantes, des champignons; tous les humains, méduses, bousiers; n'importe quel brin d'algues, n'importe quelle parcelle de mousse, séquoias grimpants de Californie ; tous les lichens et champignons forestiers - tous les êtres vivants que nous voyons autour de nous - ne sont que trois pousses à l'extrémité d'une branche de l'arbre évolutif. Ses principaux habitants sont des organismes unicellulaires : bactéries, archées (qui ont d'abord été isolées en tant que groupe séparé par Woese et Fox), levures et quelques autres formes de vie.

Au cours des dernières années seulement, il y a eu une percée dans notre compréhension de la microvie en nous, que nous devons aux nouvelles technologies, notamment l'avancement du séquençage de l'ADN et l'explosion de la puissance des ordinateurs. Aujourd'hui, grâce à un processus appelé séquençage de nouvelle génération, nous pouvons prélever des échantillons de cellules de diverses parties du corps, analyser rapidement l'ADN microbien qu'elles contiennent, comparer et combiner avec des informations provenant d'autres organes pour identifier les milliers d'espèces microbiennes qui composent notre corps. leur maison. . On trouve ainsi des bactéries, des archées, des levures et d'autres organismes unicellulaires (en particulier des eucaryotes) dont le génome combiné est plus long que le nôtre.

L'énorme impact des minuscules microbes

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Avant-propos

Combien y a-t-il de micro-organismes en nous ? Vous êtes composé d'environ dix billions de cellules humaines - mais votre corps contient environ cent billions de cellules microbiennes 1
A noter que le dernier rapport de l'American Academy of Microbiology réduit ce ratio à 3:1 principalement en raison d'une augmentation du nombre de cellules humaines comptées.

Mais dans tous les cas, la supériorité numérique est du côté des microbes. Voir : http://academy.asm.org/index.php/faq-series/5122humanmicrobiome.

. Autrement dit, vous n'êtes, dans une large mesure, pas vous.

L'infinie diversité du monde microbien est particulièrement impressionnante si l'on considère qu'il y a à peine quarante ans, nous n'avions aucune idée du nombre d'organismes unicellulaires et du nombre incroyable d'espèces qu'ils comptaient. Avant cela, les principes de base de la classification des organismes vivants étaient basés sur le livre de Charles Darwin "L'origine des espèces", publié en 1859. 2
Disponible en ligne : Projet Gutenberg, www.gutenberg.org/files/1228/1228-h/1228-h.htm.

Darwin a dessiné un arbre de l'évolution, regroupant tous les organismes selon des caractéristiques physiques communes : les pinsons à bec court, les pinsons à long bec, etc. ; et pendant longtemps ce principe est resté la base de la classification et de la taxonomie.

Eh bien, les nouveaux algorithmes informatiques, à leur tour, simplifient et facilitent grandement l'interprétation de cette information génétique. En particulier, nous pouvons désormais établir une carte microbienne du corps qui nous permet de comparer les communautés microbiennes dans différentes parties du corps et chez différentes personnes. Une grande partie de ces informations provient du Human Microbiome Project ( Projet de microbiome humain), menée sous les auspices des National Institutes of Health des États-Unis ( Instituts nationaux de la santé des États-Unis, NIH). L'étude a coûté 170 millions de dollars et a impliqué plus de 200 scientifiques qui ont collecté et analysé au moins 4,5 téraoctets de données à ce jour. Et ce n'est que le début; d’autres projets internationaux tels que « Research on the Composition of Biota of the Human Gastrointestinal Tract » ( Consortium de métagénomique du tractus intestinal humain, MetaHIT), ajoutant et analysant constamment de nouvelles données.

Le coût de ces analyses ne cesse de diminuer, grâce auxquelles de plus en plus de personnes peuvent faire un recensement complet des microbes vivant dans leur corps. Il y a dix ans, pour analyser votre microbiome, il fallait débourser une centaine de millions de dollars. Aujourd'hui, ce type d'information ne coûtera qu'une centaine de dollars, si bon marché que les médecins commanderont bientôt de telles études comme une procédure médicale de routine.

Mais pourquoi les médecins s'intéressent-ils à la composition de votre microbiome ? Parce que de plus en plus de recherches émergent qui prouvent le lien entre nos microbes et bon nombre de nos maladies, notamment l'obésité, l'arthrite, l'autisme et même la dépression. Et cette connexion, à son tour, ouvre immédiatement de nouvelles perspectives de traitement.

Ce qui n'affecte pas notre microbiome - les médicaments, l'alimentation, le nombre de partenaires sexuels, même si vous êtes le premier enfant avec vos parents ! En lisant les pages suivantes, vous verrez que les micro-organismes sont profondément impliqués dans presque tous les aspects de notre vie. Ils nous font vraiment regarder différemment la question : "Qu'est-ce que cela signifie d'être humain ?"

1. Les micro-organismes dans notre corps

Essayons donc d'estimer combien de microbes vivent en nous.

Alors, où se trouvent tous nos microbes et quel est leur rôle ? Pour le savoir, faisons un tour de notre corps.

Cuir

Comme indiqué précédemment, les insectes suceurs de sang vraiment préfèrent les odeurs de certaines personnes à d'autres, et les microbes sont à blâmer. Ils décomposent les substances que la peau libère en composés volatils que les moustiques peuvent ou non aimer. De plus, différents types de moustiques préfèrent différentes parties de notre corps. Par exemple, pour Anopheles gambiae, l'un des principaux vecteurs du paludisme, l'odeur la plus attrayante n'est pas celle des aisselles, mais celle des mains et des pieds.

Les microbes qui vivent sur notre peau, comme tous les autres microbes, n'existent pas nécessairement spécifiquement pour notre bien. Mais eux, en tant que résidents consciencieux, nous aident vraiment beaucoup : du fait qu'ils vivent sur nous, ils empêchent d'autres microbes nocifs de nous infecter. Divers microbes vivent dans différentes zones de la peau, et la diversité - le nombre d'espèces - n'est pas nécessairement proportionnelle au nombre de microbes présents dans une zone particulière. Parfois, c'est tout le contraire. Pour utiliser une analogie américaine, imaginez que le Vermont (600 000 habitants) soit aussi ethniquement diversifié que Los Angeles (dix millions) et que Los Angeles soit devenue aussi monoethnique que le Vermont. Vous avez un grand nombre de germes sur votre front et sous vos bras, mais relativement peu d'espèces ; et inversement, sur les mains (paumes et avant-bras) il y a relativement peu de microbes, mais très divers 4
E. A. Grice et al., "Diversité topographique et temporelle du microbiome de la peau humaine", La science 324, non. 5931 (29 mai 2009) : 1190–92 ; E. K. Costello et al., "Variation de la communauté bactérienne dans les habitats du corps humain dans l'espace et dans le temps", La science 326, non. 5960 (18 décembre 2009): 1694–97.

Les communautés microbiennes sur les mains des femmes ont tendance à être plus diversifiées que celles des hommes, et cette différence persiste malgré le lavage des mains, suggérant que la raison, bien qu'encore inconnue, réside dans les différences biologiques. 5
F. R. Blattner et al., « La séquence complète du génome d'Escherichia Coli K-12 », La science 277, non. 5331 (5 septembre 1997): 1453–62.

Wallace, un contemporain de Darwin, qui a développé simultanément et indépendamment la doctrine de la sélection naturelle, a cartographié une ligne qui traverse l'Indonésie et la Malaisie modernes et sépare la faune asiatique (singes et rhinocéros) de l'Australie (cacatoès et kangourou). Firer et moi nous sommes demandé s'il était possible de tracer la même "ligne Wallace" sur un clavier d'ordinateur entre les touches G et H - cette ligne, en théorie, devrait séparer les moitiés du clavier avec des populations microbiennes clairement différentes. Nous voulions également voir si la barre d'espace aurait plus de types de microbes, simplement parce qu'elle est beaucoup plus longue que toutes les autres.

Nos résultats ont confirmé l'existence d'une sorte de « lignée de Wallace », mais nous avons trouvé quelque chose de beaucoup plus surprenant : chaque doigt et sa touche correspondante étaient caractérisés par approximativement la même communauté microbienne. Nous avons également pu déterminer les propriétaires d'une souris d'ordinateur avec une précision allant jusqu'à 90 % en utilisant le profil microbien de la paume. 7
N. Fierer et al., "Identification médico-légale à l'aide de communautés bactériennes cutanées", 107, non. 14 (6 avril 2010) : 6477–81.

La communauté microbienne sur votre main est très différente des communautés similaires d'autres personnes (en termes de diversité des espèces - une moyenne de 85%), ce qui signifie que chacun de nous, en plus des habituels, a également des empreintes microbiennes.

Nous sommes allés plus loin et avons mené des expériences pour savoir combien de fois vous devez toucher un objet pour laisser une trace microbienne distincte. Cette étude est encore trop incomplète pour être utilisée devant les tribunaux. Mais la télévision a, disons, des normes de preuve plus simplifiées, donc peu de temps après que nous ayons publié un article sur ce sujet, un autre épisode de Crime Scene Investigation : Miami a été diffusé, où l'intrigue était basée sur un examen médico-légal d'une empreinte microbienne. 8
"Scène de crime : Miami": " CSI Miami Saison 9 », Wikipédia, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_CSI:_Miami_episodes#Season_9:_2010.E2.80.932011 .

Pendant ce temps, le microbiologiste médico-légal David Carter a déménagé du Nebraska à Hawaï pour y installer une «réserve corporelle». "Ce que c'est?" - vous demandez Les médecins légistes sont souvent confrontés à la tâche de déterminer depuis combien de temps la mort d'une personne dont ils examinent le cadavre s'est produite. Dans la "réserve" de Carter, les corps des morts donnés par des proches et diverses institutions sont entreposés dans diverses conditions. 9
Pour une introduction très éducative et divertissante au "jardin de notre corps", voir : Mary Roach, Stiff : la vie curieuse des cadavres humains. New York : WW Norton, 2004.

Et les scientifiques analysent constamment le taux de leur décomposition. Dans le même temps, une continuité frappante des communautés microbiennes est observée. Tout comme les colonies de lichens apparaissent d'abord sur une roche nue, puis, successivement, les mousses, les graminées, les mauvaises herbes, les arbustes et enfin les arbres, le processus de décomposition se déroule également dans un certain ordre.

Jessica Metcalfe, une boursière postdoctorale dans mon laboratoire à l'Université du Colorado à Boulder, a créé son propre "sanctuaire corporel" miniature en utilisant quarante souris mortes (elles sont mortes dans d'autres expériences sur les médicaments cardiovasculaires et anticancéreux). Jessica a découvert qu'elle pouvait déterminer correctement l'heure du décès à moins de trois jours. C'est à peu près la même erreur que la méthode des insectes actuellement utilisée. 10
Meagan B. Gallagher, Sonia Sandhu et Robert Kimsey, "Variation du temps de développement pour des populations géographiquement distinctes de la mouche verte commune, Lucilia sericata (Meigen)", Journal des sciences judiciaires 55, non. 2 (mars 2010): 438–42.

Pourquoi alors avons-nous besoin d'une méthode microbiologique ?

Réponse : les insectes doivent encore trouver le cadavre, alors que les micro-organismes sont toujours là, et cela peut être utile dans les cas où il n'y a pas d'insectes sur les lieux du crime.

Nez et poumons

Le prochain point de notre tour du corps sera le nez. Certains types de microbes vivent dans les narines humaines, notamment Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus), qui provoque des infections à staphylocoques dans les hôpitaux. Ainsi, les personnes en bonne santé semblent souvent être le « foyer » de microbes dangereux. Nous pensons que dans ce cas, l'explication peut être la suivante : d'autres bactéries vivant dans notre nez ne permettent pas à Staphylococcus aureus de prendre le contrôle, ou plutôt, de prendre le contrôle du nez. Autre observation intéressante : l'environnement influence fortement les types de micro-organismes qui s'installent dans notre nez. Les enfants avec une population microbienne nasale plus diversifiée, comme ceux qui vivent dans des zones rurales à proximité d'animaux, sont moins susceptibles de développer de l'asthme et des allergies à l'avenir 11
O. S. Von Ehrenstein et al., « Risque réduit de rhume des foins et d'asthme chez les enfants d'agriculteurs », Allergie clinique et expérimentale : Journal de la British Society for Allergy and Clinical Immunology 30, non. 2 (février 2000) : 187–93 ; E. von Mutius et D. Vercelli, "Farm Living: Effects on Childhood Asthma and Allergy," Revues Nature Immunologie 10, non. 12 (décembre 2010): 861–68.

Il s'avère que bricoler dans la boue est parfois utile.

En descendant dans les poumons, on ne trouve généralement que des bactéries mortes. 12
E. S. Charlson et al., « Évaluation des populations bactériennes dans les poumons par analyse répétée d'échantillons provenant des voies respiratoires supérieures et inférieures », PloS One 7, non. 9 (2012) : e42786 ; E. S. Charlson et al., « Continuité topographique des populations bactériennes dans les voies respiratoires humaines saines »,

La surface interne des poumons, qui est exposée à l'air, contient un cocktail de peptides antimicrobiens : de minuscules protéines qui tuent instantanément les bactéries qui s'y trouvent. Cependant, dans les poumons des patients atteints de mucoviscidose ou du virus de l'immunodéficience humaine (VIH), on trouve parfois des micro-organismes dangereux qui contribuent au développement de maladies pulmonaires. 13
JK Harris et al., "Identification moléculaire des bactéries dans le liquide de lavage bronchoalvéolaire d'enfants atteints de fibrose kystique", Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique 104, non. 51 (18 décembre 2007) : 20529–33.

Les scientifiques se demandent toujours si chacun de nous a une communauté distincte de microbes dans la gorge, ou si seuls les microbes qui viennent de la bouche y sont présents. 14
E. S. Charlson et al., « Continuité topographique des populations bactériennes dans les voies respiratoires humaines saines », Journal américain de médecine respiratoire et de soins intensifs 184, non. 8 (15 octobre 2011) : 957–63.

Cependant, on sait déjà que les germes de la gorge des fumeurs sont différents de ceux des non-fumeurs, ce qui indique probablement que fumer n'est pas seulement nocif pour nous-mêmes, mais aussi pour les créatures qui vivent en nous. 15
A. Morris et al., "Comparaison du microbiome respiratoire chez les non-fumeurs et les fumeurs en bonne santé", Journal américain de médecine respiratoire et de soins intensifs 187, non. 10 (15 mai 2013) : 1067–75.

Bouche et ventre

Il y a de fortes chances que vous n'ayez entendu parler que des mauvaises bactéries dans votre bouche, celles qui causent les maladies des gencives et la carie dentaire. L'un d'eux, Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans), est la même créature qui détruit nos dents. Il est apparu, semble-t-il, dans le cadre du développement de l'agriculture 16
O. E. Cornejo et al., « Génomique évolutive et démographique de la cavité causant des bactéries Streptococcus Mutans », Biologie moléculaire et évolution 30, non. 4 (avril 2013) : 881–93.

Lorsque le régime alimentaire de nos ancêtres était considérablement enrichi en glucides, en particulier en sucres.

Une autre espèce, la baguette de Plaut ( Fusobactérie nucléée), généralement présent dans la bouche d'une personne en bonne santé, mais peut également contribuer au développement de maladies parodontales 17
J. Slots, «La microflore cultivable prédominante de la parodontite avancée», Journal scandinave de recherche dentaire 85, non. 2 (janvier/février 1977) : 114–21.

. F. nucleatum est intéressante parce que ces bactéries se trouvent à l'intérieur des tumeurs du côlon 18
M. Castellarin et al., "L'infection à Fusobacterium Nucleatum est répandue dans le carcinome colorectal humain", Recherche sur le génome 22, non. 2 (février 2012) : 299-306 ; M. R. Rubinstein et al., "Fusobacterium Nucleatum favorise la carcinogenèse colorectale en modulant la signalisation E-cadhérine/bêtacaténine via son adhésion FadA," Hôte cellulaire et microbe 14, non. 2 (14 août 2013) : 195-206 ; A. D. Kostic et al., "Fusobacterium Nucleatum potentialise la tumorigenèse intestinale et module le microenvironnement immunitaire aux tumeurs", Hôte cellulaire et microbe 14 (2013) : 207-215 ; R. L. Warren et al., « Co-occurrence de bactéries anaérobies dans les carcinomes colorectaux », Microbiote 1, non. 1 (15 mai 2013) : 16 ; L. Flanagan et al., "Fusobacterium Nucleatum Associates with Stages of Colorectal Neoplasia Development, Colorectal Cancer and Disease Outcome," Journal européen de microbiologie clinique et des maladies infectieuses : publication officielle de la Société européenne de microbiologie clinique 33, non. 8 (août 2014) : 1381–90.

Mais on ne sait pas encore s'il s'agit d'une cause ou d'une conséquence : si F. nucleatum provoque le cancer, ou est-ce simplement une réaction aux conditions dans lesquelles la tumeur se développe.

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Nom: Voyez ce qu'il y a à l'intérieur de vous. Comment les microbes vivant dans notre corps déterminent notre santé et notre personnalité (2016) RTF,FB2,EPUB,MOBI

Année de sortie: 2016

Éditeur: Corpus (AST)

Format: RTF, FB2, EPUB, MOBI

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La taille: 10,3 Mo

Description du livre "Télécharger gratuitement Regarde ce qu'il y a en toi. Comment les microbes vivant dans notre corps déterminent notre santé et notre personnalité (2016) RTF,FB2,EPUB,MOBI"

Rob Chevalier
Éditeur: Corpus (AST)
Série: Livres TED
ISBN : 978-5-17-091312-1
Genre: Littérature éducative, littérature non romanesque
Format: RTF, FB2, EPUB, MOBI
Qualité:À l'origine électronique (ebook)
Illustration : coloré
La taille 10,3 Mo

La description: Nous vivons à une époque de véritable révolution en microbiologie. Les dernières technologies ont permis aux scientifiques de plonger dans le monde des créatures microscopiques qui peuplent notre corps et de faire des découvertes étonnantes dans ce monde. Il s'avère que les microbes, qui vivent en quantités impensables dans presque tous les recoins de notre corps, jouent un rôle beaucoup plus important que nous ne le pensions auparavant : non seulement notre santé physique en dépend, mais ils déterminent notre humeur, nos goûts et notre personnalité même. . Nous entendons parler de ces percées scientifiques de première main : l'auteur du livre, Rob Knight, est l'un des principaux microbiologistes d'aujourd'hui, créant la science du futur sous nos yeux.

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1. Les micro-organismes dans notre corps

Cuir

Nez et poumons

Bouche et ventre

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