Comment le microbiome peut nous aider à renforcer notre immunité contre la Covid-19

Ana Maldonado-Contreras, Assistant Professor of Microbiology and Physiological Systems, University of Massachusetts Medical School
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Les microbes présents dans l'intestin sont la clé d'une bonne santé. Dr_Microbe/iStock/Getty Images Plus

Vous ne le savez peut-être pas, mais une armée de microbes travaillent fort pour vous afin de combattre les maladies et faire barrière aux virus, comme celui qui cause la Covid-19.

Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont appris que notre corps abrite plus de cellules bactériennes que de cellules humaines. Cette communauté de bactéries – appelée le microbiome – ressemble à une entreprise : chaque espèce de microbe a sa fonction spécifique, mais elles travaillent toutes ensemble pour nous maintenir en bonne santé. Dans l’intestin, les bactéries équilibrent la réponse immunitaire contre les agents pathogènes. Ces bactéries veillent à ce que la réponse immunitaire soit efficace, mais pas trop intense, pour ne pas causer de dommages collatéraux.

Les bactéries présentes dans nos intestins peuvent déclencher une réponse immunitaire efficace contre les virus qui infectent non seulement l’intestin, comme les norovirus et les rotavirus, mais aussi ceux qui infectent les poumons, comme le virus de la grippe.

Les microbes bénéfiques de l’intestin le font en ordonnant à des cellules immunitaires spécialisées de produire de puissantes protéines antivirales qui éliminent les infections virales. Une personne qui serait dépourvue de ces bactéries intestinales bénéfiques n’aurait pas une réponse immunitaire aussi forte contre les virus. Dans un tel cas, les infections seraient incontrôlables.

En tant que microbiologiste, je suis fascinée par la façon dont les bactéries façonnent la santé humaine. L’un des principaux axes de ma recherche consiste à découvrir comment les bactéries bénéfiques qui peuplent nos intestins combattent les maladies et les infections. Mes travaux les plus récents portent sur le lien entre un microbe en particulier et la gravité de la Covid-19 chez certains patients. Mon objectif est de trouver comment améliorer le microbiome intestinal grâce à l’alimentation afin de susciter la bonne réponse immunitaire, non seulement contre le SARS-CoV-2 mais aussi contre tous les agents pathogènes.

Les bactéries sont nos amies

La défense immunitaire est un phénomène biologique complexe. Cependant, comme notre corps est habité par des milliards de bactéries, de virus et de champignons, qui sont bénéfiques pour la plupart, l’activation de notre réponse immunitaire est étroitement régulée pour distinguer les microbes nuisibles des microbes utiles.

Nos bactéries aident à renforcer notre système immunitaire pour combattre les infections. Une étude déterminante a révélé que les souris traitées aux antibiotiques, qui éliminent les bactéries dans l’intestin, présentaient une réponse immunitaire altérée. Ces animaux avaient un faible nombre de globules blancs, une faible réponse des anticorps et une production insuffisante d’une protéine vitale pour combattre l’infection virale et moduler la réponse immunitaire.

Dans une autre étude, des souris ont été nourries avec la bactérie Lactobacillus, couramment utilisée comme probiotique dans les aliments fermentés. Ces microbes ont permis de réduire la gravité de l’infection grippale. Les souris traitées par la bactérie Lactobacillus n’ont pas perdu de poids et n’ont subi que de légères lésions pulmonaires par rapport aux souris non traitées. De même, d’autres chercheurs ont découvert que le traitement des souris par Lactobacillus les protège contre différents sous-types de grippe virus et contre le virus respiratoire syncitial humain – la principale cause de bronchiolite et de pneumonie virales chez les enfants.

<span class="caption">Les aliments fermentés comme le kimchi, les betteraves rouges, le vinaigre de cidre de pomme, le yaourt au lait de coco, les cornichons et la choucroute peuvent contribuer à la production de bactéries bénéfiques.</span> <span class="attribution"><a class="link rapid-noclick-resp" href="https://www.gettyimages.com/detail/photo/fermented-food-sampler-royalty-free-image/899304124?adppopup=true" rel="nofollow noopener" target="_blank" data-ylk="slk:marekuliasz/iStock/Getty Images Plus">marekuliasz/iStock/Getty Images Plus</a></span>
Les aliments fermentés comme le kimchi, les betteraves rouges, le vinaigre de cidre de pomme, le yaourt au lait de coco, les cornichons et la choucroute peuvent contribuer à la production de bactéries bénéfiques. marekuliasz/iStock/Getty Images Plus

Maladies chroniques et microbes

Les patients atteints de maladies chroniques, notamment le diabète de type 2, l’obésité et les problèmes cardiovasculaires, ont un système immunitaire hyperactif lié à une altération du microbiome intestinal qui ne reconnaît pas un stimulus inoffensif.

Dans ces maladies chroniques, le microbiome intestinal est dépourvu de bactéries qui activent les cellules immunitaires bloquant la réponse contre les bactéries inoffensives dans nos intestins. Une telle altération du microbiome intestinal est également observée chez les bébés nés par césarienne, les personnes ayant une mauvaise alimentation et les personnes âgées.

Aux États-Unis, 117 millions d’individus – environ la moitié de la population adulte – souffrent de diabète de type 2, d’obésité, de maladies cardiovasculaires ou d’une combinaison de ces maladies. Cela suggère que la moitié des adultes américains sont porteurs d’une armée microbienne défectueuse.

Les recherches menées dans mon laboratoire se concentrent sur l’identification des bactéries intestinales essentielles pour créer un système immunitaire équilibré, qui combat les infections bactériennes et virales mortelles, tout en tolérant nos bactéries bénéfiques.

Étant donné que le régime alimentaire affecte la diversité des bactéries dans l’intestin, il pourrait être utilisé comme traitement pour les maladies chroniques. C’est ce que mes études en laboratoire tentent de démontrer. En utilisant différents aliments, les gens peuvent améliorer la capacité du microbiome à stimuler une réponse immunitaire saine.

Une fraction des patients infectés par le SARS-CoV-2 développent de graves complications qui nécessitent des soins intensifs. Qu’est-ce que beaucoup de ces patients ont en commun ? Ils sont âgés et souffrent de maladies chroniques souvent liées à l’alimentation comme l’obésité, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires.

Les personnes noires et celles qui ont des origines latines sont touchées de manière disproportionnée par ces maladies. Ainsi, ce n’est pas une coïncidence si le plus grand nombres de décès liés à la Covid-19 ont été constatés dans ces communautés. C’est le cas non seulement aux États-Unis, mais aussi en Grande-Bretagne.

<span class="caption">Les communautés minoritaires continuent de porter le poids de la pandémie.</span> <span class="attribution"><a class="link rapid-noclick-resp" href="https://www.gettyimages.com/detail/news-photo/alice-gaskins-holds-sign-that-says-this-virus-is-killing-news-photo/1215626113?adppopup=true" rel="nofollow noopener" target="_blank" data-ylk="slk:Blake Nissen pour le Boston Globe via Getty Images">Blake Nissen pour le Boston Globe via Getty Images</a></span>
Les communautés minoritaires continuent de porter le poids de la pandémie. Blake Nissen pour le Boston Globe via Getty Images

Ces microbes qui prédisent la gravité de la Covid-19

La pandémie de Covid-19 m’a incitée à réorienter mes recherches et à explorer le rôle du microbiome intestinal dans la réponse immunitaire trop agressive contre l’infection par le coronavirus.

Mes collègues et moi avons émis l’hypothèse que les patients gravement malades atteints du SARS-CoV-2 et souffrant d’obésité, de diabète de type 2 et de maladies cardiovasculaires présentent une altération du microbiome intestinal qui aggrave le syndrome de détresse respiratoire aiguë.

Chez les patients atteints du SARS-CoV-2, on pense que le syndrome de détresse respiratoire aiguë, une lésion pulmonaire potentiellement mortelle, se développe à partir d’une réaction excessive et fatale de la réponse immunitaire. Ce phénomène inflammatoire appelé tempête de cytokines provoque une multiplication incontrôlable de cellules immunitaires dans les poumons.

Ces patients ne sont pas victimes du virus lui-même, mais de leur propre réponse immunitaire, qui provoque de graves lésions pulmonaires, la défaillance de plusieurs organes et éventuellement la mort.

Plusieurs études publiées récemment ont identifié chez les patients atteints de Covid-19 une altération du microbiome intestinal. Et certaines entreprises comme Seres Therapeutics, 4d Pharma PLC, Evelo Biosciences, VEDANTA bioscience et Finch Therapeutics attirent l'attention des investisseurs pour leurs recherches sur des thérapies par le microbiome pour des maladies intestinales inflammatoires, certains types de cancer et même la dépression.

Cependant, dans le cas de la Covid-19, ces études n’ont pas permis d’identifier quelles bactéries en particulier pourraient prédire la gravité de la maladie.

Pour répondre à cette question, nous avons recruté des patients atteints de la Covid-19, hospitalisés et présentant des symptômes allant de modérés à graves. Nous avons prélevé chez eux des échantillons de selles et de salive pour déterminer si la présence de certaines bactéries dans l'intestin, de même que dans le microbiome oral, pouvaient permettre de prédire la gravité de la maladie. Identifier ainsi des marqueurs du microbiome capables de prévoir les manifestations cliniques de la Covid-19 est essentiel pour établir l'ordre de priorité de traitement des patients.

Nous avons démontré dans un article non encore revu par les pairs, que la composition du microbiome intestinal est un plus puissant indicateur de la gravité de la Covid-19 que les conditions médicales du patient, plus couramment utilisées pour prévoir la trajectoire de la maladie. Plus précisément, nous avons identifié que la présence d’une bactérie dans les selles – appelée Enterococcus faecalis – était un indicateur fiable de la sévérité de la Covid-19. Sans surprise, Enterococcus faecalis est associé à de l'inflammation chronique.

L’Enterococcus faecalis collecté dans les selles peut être cultivé en laboratoire. Ainsi, un test E. faecalis pourrait être un moyen rentable, rapide et relativement facile d’identifier les patients susceptibles d’avoir besoin de plus de soins pour améliorer leurs chances de survie.

Mais nos recherches ne permettent pas encore de déterminer clairement la contribution du microbiome altéré dans la réponse immunitaire à l’infection par le CoV-2 du SRAS. Une étude récente a montré que l’infection par le coronavirus déclenche un déséquilibre des cellules régulatrices, qui sont essentielles à l’équilibre immunitaire.

La version originale de cet article a été publiée sur La Conversation, un site d'actualités à but non lucratif dédié au partage d'idées entre experts universitaires et grand public.

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