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Qu’est-ce que le microbiome et pourquoi est-il important ?

Dernière mise à jour : 16/06/2021

Les microbiomes sont partout en nous, sur nous et tout autour de nous. Ils font partie intégrante de notre système alimentaire et sont présents à presque toutes les étapes de la production de nourriture. Malgré leurs connotations négatives, telles que les problèmes de sécurité alimentaire et les maladies souvent associées aux bactéries et autres micro-organismes, les microbiomes offrent en réalité de nombreux bienfaits et sont essentiels pour une alimentation nutritive, abondante et délicieuse.

1. Microbiome vs microbiote – quelle est la différence ?

Les micro-organismes, comme les bactéries, les archées, les champignons, les algues ou les virus, sont de minuscules organismes que l'on peut trouver presque partout sur cette planète, des glaciers de l'Antarctique aux régions les plus profondes des océans, en passant par le système alimentaire. Ils sont souvent connus uniquement pour les méfaits et les dangers que certains d'entre eux peuvent comporter, tels que les intoxications alimentaires, la résistance aux antimicrobiens ou les maladies infectieuses comme la grippe porcine ou aviaire. Cependant, les micro-organismes ont de nombreux effets bénéfiques et positifs pour notre santé et notre bien-être, et ils rendent des services inestimables et essentiels à l'environnement. Un ensemble de différents micro-organismes cohabitant au même endroit, comme l'intestin humain ou le sol, est appelé microbiote. Le terme microbiome, quant à lui, décrit une communauté de différents micro-organismes qui occupe un environnement particulier, tout en tenant compte de la façon dont les différents micro-organismes interagissent entre eux et des conditions environnementales qui les entourent.1

différence entre micro-organismes, microbiote et microbiome

2. Utilisations des micro-organismes

Les micro-organismes sont utilisés dans toute une variété d'objectifs et d'applications et ils fournissent de nombreux services essentiels, tels que :

Bienfaits pour la santé

En entendant le mot microbiome, les gens pensent d'abord au microbiome intestinal ; ce qui est compréhensible puisque les informations à son sujet sont plus largement diffusées et que c'est de lui dont nous entendons le plus parler. Le corps humain compte environ 40 000 milliards de cellules bactériennes et c'est dans le tube digestif que la densité de micro-organismes est la plus élevée.2 Les bactéries intestinales nous aident à digérer les aliments et elles sont étroitement liées à notre santé immunitaire. Elles peuvent être impactées par des facteurs environnementaux et diététiques. Les composants alimentaires produits par ou à base de micro-organismes, tels que les aliments fermentés et les probiotiques, peuvent potentiellement contribuer à un microbiome intestinal sain.3

L'intestin n'est pas le seul endroit où l'on peut trouver des micro-organismes dans le corps humain. Par exemple, les humains ont également des microbiomes vaginaux, nasaux, buccaux et cutanés qui jouent un rôle important pour nous maintenir en bonne santé.4 Le poids total des bactéries dans notre corps est estimé à 200 grammes, composé uniquement de micro-organismes minuscules.2

Bienfaits pour l'environnement

Les micro-organismes sont une composante essentielle de l'écosystème et ils ont un impact important sur l'environnement dans lequel nous vivons. Il pourrait donc être fondamental de mieux comprendre le microbiome environnemental pour relever des défis sociétaux comme le changement climatique, car l'impact de ce dernier dépend fortement des réponses des micro-organismes.5

Les microbiomes contribuent de différentes manières à la santé des écosystèmes mondiaux. Par exemple, les micro-organismes dans l'océan aident à stocker le carbone et ils produisent la moitié de l'oxygène que nous respirons. Dans le sol, certains micro-organismes contribuent à la croissance des plantes en fixant les nutriments et en décomposant la matière organique.5 De plus, les micro-organismes peuvent contribuer à la production d'énergie en générant du biogaz et ils sont également utilisés dans le traitement des eaux usées et la décontamination de sites pollués.5,6

Fins médicales

Les micro-organismes contribuent également aux soins médicaux et à la santé publique. Ils sont par exemple utilisés dans la fabrication de produits pharmaceutiques, comme des antibiotiques et des vaccins.6

Production de nourriture

Les micro-organismes jouent un rôle important dans le système alimentaire pour la fabrication et la conservation des aliments, par exemple le yaourt, les pickles ou le kimchi.6 Les microbiomes peuvent également se retrouver dans de nombreux composants du système alimentaire comme le bétail, les poissons, le sol, dans et sur les cultures, et ils ont le potentiel de réduire certains des impacts environnementaux négatifs des déchets alimentaires en produisant du compost et en récupérant les nutriments de ce compost.4,7 Dans la prochaine section, nous allons voir de plus près le rôle vital que jouent les microbiomes dans le système alimentaire.

pourquoi les micro-organismes sont utilises

3. Micro-organismes dans la production de nourriture

Les microbiomes sont présents partout dans le système alimentaire et les micro-organismes sont utilisés dans toute la chaîne alimentaire. On peut trouver des micro-organismes bénéfiques mais aussi moins bénéfiques à toutes les étapes et dans tous les environnements de la production de nourriture :

Plantes et sol

Le sol, les plantes et leurs racines sont constamment colonisés par toute une diversité de micro-organismes. La zone autour des racines, également appelée rhizosphère, est notamment un point de concentration de l'activité microbienne. Les micro-organismes de la rhizosphère proviennent généralement du sol alentour. Ces micro-organismes aident la plante à acquérir des nutriments et certains peuvent réduire les niveaux d'hormones de stress dans une plante. Cependant, certaines bactéries, si elles sont présentes en quantité suffisante et dans les bonnes conditions environnementales, peuvent également nuire à la plante et provoquer des maladies. Les pratiques agricoles, le type de plante, les gènes de la plante et d'autres facteurs environnementaux peuvent avoir une influence sur le microbiome végétal et son fonctionnement. Les chercheurs travaillent actuellement au développement d'inoculants de micro-organismes (c'est-à-dire des probiotiques pour le sol)  pouvant être appliqués sur le terrain pour favoriser la croissance des plantes, la résilience au stress et la santé des cultures.8

Environnement aquatique et marin

Les micro-organismes représentent une grande partie de la vie marine et, en raison de leur capacité à fixer l'azote et le carbone, ils constituent également la base du réseau trophique de l'océan.5 Les algues et les bactéries photosynthétiques sont les principaux composants du phytoplancton marin et donc la principale source de nourriture pour les poissons et autres animaux marins.6 Certaines algues microscopiques peuvent cependant produire des composés toxiques et si les poissons et les crustacés se nourrissent de ces algues nocives, ils peuvent accumuler les toxines. Si nous consommons ces poissons ou crustacés, nous ingérons nous aussi les toxines. Ces toxines peuvent avoir un impact négatif sur notre santé et provoquer une intoxication alimentaire.10 Les micro-organismes sont présents dans les océans en si grand nombre et dans une telle diversité que les scientifiques n'ont jusqu'à présent été en mesure de n'en définir qu'une petite fraction.9

Animaux

Les animaux ont leur propre microbiome, comme dans leur intestin ou sur leur peau, qui est tout aussi diversifié que le microbiome humain, voire plus. Les micro-organismes aident les animaux à absorber les nutriments, renforcent leur système immunitaire et influent sur la santé du bétail.4
Certaines bactéries en revanche, si elles sont présentes en quantité suffisante, peuvent être pathogènes et provoquer des maladies infectieuses dans les domaines de l'élevage et de l'aquaculture. Des antibiotiques sont utilisés pour contrôler et prévenir leur propagation. Cependant, une utilisation excessive et inappropriée d'antimicrobiens peut accélérer le développement de bactéries résistantes aux antimicrobiens. Il s'agit d'une menace majeure pour la santé publique, car les bactéries résistantes aux antimicrobiens sont probablement transmises de l'animal à l'homme par le biais des aliments d'origine animale que nous consommons.11

Fermentation des aliments

Les micro-organismes sont utilisés dans la production de plusieurs aliments tels que le yaourt, le fromage, la sauce soja et les pickles. La fermentation des aliments les préserve plus longtemps et était historiquement utilisée pour empêcher les aliments de se détériorer. De plus, la fermentation peut également améliorer la qualité nutritionnelle du produit.6 Saviez-vous que les micro-organismes sont également essentiels pour produire du chocolat et du café ? Sans fermentation, les fèves de cacao et les grains de café ne développeraient pas leur goût et leur saveur si particuliers.

Déchets alimentaires

Si des aliments sont conservés trop longtemps ou dans de mauvaises conditions, ils peuvent pourrir. Au fil du temps, l'augmentation du nombre de micro-organismes indésirables peut entraîner la détérioration des aliments et d'autres problèmes de sécurité alimentaire, tels qu'une intoxication alimentaire.12 Par ailleurs, les micro-organismes peuvent être bénéfiques dans le recyclage de nos déchets alimentaires. Grâce au compostage, ils permettent de récupérer les nutriments des déchets qui peuvent être réutilisés dans le sol en tant que biofertilisants.7

les micro-organismes dans le systeme alimentaire

4. Perspectives d'avenir

Les microbiomes des écosystèmes du sol, des plantes, des animaux et de la mer sont essentiels à la santé environnementale et à un système alimentaire qui nous apporte à tous des aliments hautement nutritifs, abordables, sûrs et durables. La recherche et l'innovation sur les microbiomes dans le système alimentaire progressent constamment. Mieux comprendre le microbiome dans le système alimentaire jouera un rôle important pour offrir une alimentation saine pour tous et pour passer du système alimentaire actuel à un système plus durable.13 CIRCLES, projet financé par l'UE  (accord de subvention Horizon 2020 n° 818290), par exemple, étudie les interactions et les circulations du microbiome dans sept chaînes alimentaires (épinards, tomates, volaille, porcs, saumon atlantique, aquaculture de dorade et poissons marins) pour apporter des applications et des innovations nouvelles et plus durables. Le projet tente de répondre à certaines questions, dont :

  • Pouvons-nous avoir des probiotiques pour le sol afin d'améliorer la croissance des tomates et des épinards ?
  • Le microbiome des poissons sauvages affecte-t-il le microbiome des poissons en aquaculture, et inversement ?
  • Les microbiomes des animaux de ferme (poulets et porcs) interagissent-ils avec les microbiomes des ouvriers agricoles ?

Le projet sera terminé en 2024 et nous espérons vous donner des réponses à certaines de ces questions d'ici là.

Résumé/Message à retenir

Les micro-organismes sont essentiels dans toute la production de nourriture, de la stimulation de la croissance des cultures jusqu'au compostage des déchets alimentaires.

References

  1. Berg G, et al. (2020). Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome 8 (103).
  2. Sender R, Fuchs S & Milo R (2016). Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biology 14(8).
  3. Bell V, et al. (2018). One Health, Fermented Foods, and Gut Microbiota. Foods 7(12).
  4. Trinh P, et al. (2018). One Health Relationships Between Human, Animal, and Environmental Microbiomes: A Mini-Review. Frontiers in Public Health 6.
  5. Cavicchioli R, et al. (2019). Scientists’ warning to humanity: microorganisms and climate change. Nature Reviews Microbiology 6:569-586.
  6. Timmis K, et al. (2019). The urgent need for microbiology literacy in society. Environmental Microbiology 21 (5):1513-1528.
  7. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) (2019). The state of food and agriculture - moving forward on food loss and waste reduction. Rome, Italy: FAO.
  8. Compant S, et al. (2019). A review on the plant microbiome: Ecology, functions, and emerging trends in microbial application. Journal of Advanced Research 19:29-37.
  9. Atlantic Ocean Research Alliance (AORA) (2020). Marine Microbiome Roadmap.
  10. Berdalet E, et al. (2016). Marine harmful algal blooms, human health and wellbeing: challenges and opportunities in the 21st century. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom 96(1):61-91.
  11. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) (2016). Drivers, dynamics and epidemiology of antimicrobial resistance in animal production. Rome, Italy: FAO.
  12. De Filippis F, Parente E & Ercolini D (2018). Recent Past, Present, and Future of the Food Microbiome. Annual Review of Food Science and Technology 9(1):589-608
  13. Malyska A, et al. (2019). The Microbiome: A Life Science Opportunity for Our Society and Our Planet. Trends in Biotechnology 37(12):1269-1272.