Combien le corps humain renferme-t-il de bactéries ?

Combien le corps humain renferme-t-il de 

bactéries ?

Il ne se passe pas une semaine sans qu’une étude publiée dans la littérature biomédicale ne vienne affirmer ou souligner l’importance du microbiote – l’ensemble des bactéries hébergées par un être humain, principalement au niveau intestinal – sur le fonctionnement physiologique de l’organisme ou dans telle ou telle maladie. Très souvent, les articles mettent en avant que le nombre de bactéries qui tapissent la surface des intestins, de la peau, la muqueuse buccale et la conjonctive de l’œil, est dix plus importante que celui de nos propres cellules. Il arrive même parfois de lire que ce rapport est de 100/1. Autrement dit, que chaque homme et femme héberge une plus grande quantité de bactéries que de cellules humaines.

C’est cette affirmation, maintes et maintes fois répétée depuis des années dans les revues scientifiques et médicales (et récemment dans la presse grand public) qu’ont voulu vérifier des chercheurs israéliens. A vrai dire, en 2014, un biologiste des Instituts américains de la santé (NIH), Judah Rosner, avait déjà émis de sérieux doutes sur la validité de ce ratio 10/1 entre bactéries et cellules humaines.

Microbiote

Les chercheurs israéliens se sont livrés à une analyse approfondie des publications faisant état d’une estimation de notre fameux capital bactérien. Ils sont ainsi remontés à un article publié en 1977 qui rapportait qu’environ 1014 bactéries résident dans le côlon. En d’autres termes, cent mille milliards de microbes élisent habituellement domicile dans notre gros intestin. De fait, presque tous les articles récents relatifs au nombre de bactéries composant chez l’homme la flore bactérienne de l’intestin (microbiote intestinal) repose directement ou indirectement sur cet article de 1977, qui lui-même reprend le chiffre d’une publication parue en 1972. L’estimation de ce dernier article, selon laquelle le tube digestif contient donc 1014 bactéries intestinales, repose sur la supposition que 1011 bactéries sont présentes par gramme de contenu du tube digestif, lequel représente environ 1 litre (soit 1 kg, donc 103 g).

C’est ce chiffre de 1014 que contestent Ron Milo et Ron Sender de l’Institut des sciences Weizman (Rehovot, Israël), ainsi que Shai Fuchs (qui travaille aujourd’hui à l’Hôpital des enfants malades de Toronto, Canada). Ces chercheurs mettent en avant que le nombre de bactéries dans les régions du tube digestif situées en amont du gros intestin est négligeable en comparaison à celui-ci. Ainsi, selon eux, une densité bactérienne de 1011 bactéries par gramme ne vaut que pour le côlon.

Dans un article posté sur bioRxiv, site d’archives de prépublications scientifiques en biologie, ces chercheurs battent en brèche l’idée très largement répandue selon laquelle on compte dix fois plus de bactéries dans l’intestin que de cellules composant le corps humain. Leurs estimations tiennent compte d’un vaste corpus de données expérimentales récentes. D’abord, d’analyses du contenu en ADN permettant de déduire le nombre de cellules contenus dans divers organes. Ensuite de calculs du volume de ces derniers à partir de l’imagerie médicale.

Ces chercheurs estiment que le nombre total de bactéries hébergées par un « homme de référence » (comprendre un être humain âgé de 20 à 30 ans, pesant 70 kg et mesurant 1,70 m) est de 3,9.1013, avec une marge d’erreur de 25%. Au total, les cellules sanguines représenteraient environ 90% de la totalité des cellules du corps humain. Un homme standard serait, lui, composé de 3.1013 cellules, autrement dit de 30 mille milliards de cellules, là encore avec une marge d’incertitude de 2%.

Répartition du nombre de cellules par 

type cellulaire.

Selon les auteurs, les globules rouges (qui comptent parmi les plus petites cellules) représentent 84% de la totalité des cellules du corps humain, les plaquettes sanguines 4,9%, les lymphocytes (globules blancs) 1,6%, les cellules endothéliales qui tapissent l’intérieur des bronches 4,9%, les cellules endothéliales qui recouvrent l’intérieur des vaisseaux sanguins 2,1%, les cellules de la moelle osseuse 2,5%, les cellules graisseuses (adipocytes) 0,2 %, etc.

Au terme de leurs calculs et de leur analyse, il ressort néanmoins que le poids des globules rouges ne serait finalement que de 2,5 kg, alors que celui des adipocytes serait de 13 kg et celui des cellules musculaires de 20 kg. Ainsi, selon les chercheurs, 75% de la masse cellulaire totale serait constituée par deux types cellulaires : les cellules graisseuses et les cellules musculaires, toutes deux de grande taille. Il existerait donc un surprenant décalage entre le nombre de certains types de cellules et leur masse.

Cette analyse quantitative doit encore être évaluée par des experts (processus du peer-review ou relecture par les pairs) avant d’être publiée dans une revue scientifique. Il n’empêche. Elle fait voler en éclat le mythe selon lequel le nombre de bactéries surpasserait de très loin celui des cellules humaines. En effet, le ratio bactéries/cellules humaines, loin d’être de 10/1 comme on le lit partout, serait plutôt proche de 1/1. Plus précisément, il avoisinerait 1,3/1.En d’autres termes, « le nombre de bactéries dans nos corps est en fait du même ordre que le nombre des cellules humaines », soulignent les auteurs.

Cette nouvelle estimation à la baisse du rapport bactéries/cellules de 10/1 à quasiment 1/1 ne saurait cependant conduire à une sous-estimation de l’importance du microbiote, insistent les auteurs. Pour autant, ils se déclarent « convaincus qu’un nombre [de bactéries] largement mentionné [dans les publications] devrait être basé sur les meilleures données disponibles ».

Selon les chercheurs, le nombre de bactéries et de cellules humaines est finalement semblable. Comme pour se faire mieux comprendre, ils concluent le plus sérieusement du monde qu’il se peut que chaque défécation, en expulsant son lot de matières fécales, rétablisse le ratio bactéries/cellules humaines en faveur de ces dernières. Entre bactéries et cellules humaines, l’équilibre numérique se joue donc peut-être aux toilettes.

Marc Gozlan (Suivez-moi sur Twitter) 

Pour en savoir plus :

Sender R, Shai Fuchs S, Milo R. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. Biorxiv. Posted January 6, 2016.

Cette étude a finalement été publiée quelques mois plus tard, en août 2016, dans PLoS Biology : Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol. 2016 Aug 19;14(8):e1002533. doi: 10.1371/journal.pbio.1002533

Elle a été commentée dans Cell (article en open access) le 28 janvier 2016. Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans. Cell. 2016 Jan 28;164(3):337-40. doi: 10.1016/j.cell.2016.01.013

Landman C, Quévrain E. Le microbiote intestinal : description, rôle et implication physiopathologique. Rev Med Interne. Available online 31 December 2015.

Wu H, Tremaroli V, Bäckhed F. Linking Microbiota to Human Diseases: A Systems Biology Perspective. Trends Endocrinol Metab. 2015 Dec;26(12):758-70.

Scarpellini E, Ianiro G, Attili F, Bassanelli C, De Santis A, Gasbarrini A.The human gut microbiota and virome: Potential therapeutic implications. Dig Liver Dis. 2015 Dec;47(12):1007-12.

Milo R, Jorgensen P, Moran U, Weber G, Springer M. BioNumbers–the database of key numbers in molecular and cell biology. Nucleic Acids Res. 2010 Jan;38(Database issue):D750-3.

Milo R. What is the total number of protein molecules per cell volume? A call to rethink some published values. Bioessays. 2013 Dec;35(12):1050-5.

Adadi R, Volkmer B, Milo R, Heinemann M, Shlomi T. Prediction of microbial growth rate versus biomass yield by a metabolic network with kinetic parameters. PLoS Comput Biol. 2012;8(7):e1002575.

Moran U, Phillips R, Milo R. SnapShot: key numbers in biology. Cell. 2010 Jun 25;141(7):1262-1262.e1

Phillips R, Milo R. A feeling for the numbers in biology. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Dec 22;106(51):21465-71.

Savage DC. Microbial ecology of the gastrointestinal tract. Annu Rev Microbiol. 1977;31:107-33.

Rosner JL. Ten Times More Microbial Cells than Body Cells in Humans?2014. Microbe. 9,47.

Luckey TD. Introduction to intestinal microecology. Am J Clin Nutr. 1972. Dec;25(12):1292-4.