Pas si nombreuses nos bactéries ?

100’000’000’000’000 et 10’000’000’000’000. Wow ! Non ne fuyez pas, je vous fais la traduction. Cela correspond à 100’000 milliards et 10’000 milliards. De quoi ? Respectivement de bactéries et de cellules humaines présentes dans notre corps. Enfin…c’étaient les nombres globalement acceptés pendant les 50 dernières années. Mais début 2016, des recherches de la Weizmann Institute of Science (https://www.weizmann.ac.il) en Israël viennent les remettre en question. Ils avancent de nouveaux chiffres concernant aussi bien le nombre de bactéries que le nombre de cellules, et contestent le fameux ratio « 10 bactéries pour 1 cellule ».

Fameux ratio ? Jamais entendu parler de ça moi…

Jusqu’au début de cette année 2016 on estimait que notre corps contenait 10 fois plus de bactéries que de cellules. D’où le ratio 10/1. Je dis « fameux » car ce chiffre était communément accepté. Toutes les études sur le sujet le citaient et c’était aussi peu discuté que 1+1=2. En tout cas jusqu’à aujourd’hui. C’est cette nouvelle étude que je vais vous présenter dans cet article.

[Petite précision, toutes les informations sans source explicites sont tirées de l’étude originale dont je me base pour la rédaction de cette article. La référence est…dans les références.]

Quelques bases…

Une chose est sûre, notre corps est peuplé de milliards de bactéries. Oui de milliards et elles sont partout. Dans la bouche, dans la gorge, sur la peau, dans le vagin (si si, il y en a même tout pleins), et surtout dans le tube digestif. Ces bactéries sont dites commensales, signifiant littéralement : « manger avec ». Elles vivent donc avec nous et sont indispensables à notre survie. Elles vont principalement avoir pour rôle de défendre notre organisme, en empêchant d’autres bactéries (beaucoup plus méchantes) de venir nous coloniser et risquer de nous infecter. En contrepartie, nous leur fournissons ce dont elles ont besoin pour vivre.

Intéressant, mais c’est quoi une bactérie en fait ?

Oui, elles ont vraiment toutes sortes de formes. Pour preuve voici Treponema Pallidum, bactérie responsable de la syphillis.
Oui, elles ont vraiment toutes sortes de formes. Pour preuve voici Treponema Pallidum, bactérie responsable de la syphillis.

Une bactérie c’est tout simplement une cellule capable de vivre toute seule. Il y en a de très nombreuses espèces, de toutes les formes possibles et imaginables et de toutes les tailles. Pour se donner un ordre de grandeur, on peut dire qu’elles mesurent en moyenne 1 micron. Et pour s’imaginer ce que vaut un micron, prenez une règle.

C’est bon ? c’est fait ?

Bien. Maintenant regardez la graduation. Vous voyez 1 millimètre ? Imaginez devoir le diviser en 10 parties. C’est difficile mais faisable avec un crayon bien taillé. En 100 ? Impossible, et pourtant on est encore loin de la taille d’une bactérie. C’est en 1000 parties qu’il vous faudrait diviser ce millimètre pour obtenir 1 micron, et donc la taille moyenne d’une bactérie. Bref, vous l’avez compris, c’est de l’ordre de l’infiniment petit. On peut donc aisément imaginer en avoir des milliards dans notre organisme.

Les premières estimations

Deux études [2, 3] sorties dans les années 70′ posent les bases de l’estimation du nombre de bactéries présentes dans le corps humain. Elles avancent toutes les deux le nombre de 100’000 milliards de bactéries, la majorité se trouvant dans le tube digestif. En fait, le tube digestif contient une telle quantité de bactéries que le compte de toutes les autres bactéries du corps humain est négligeable. Cela signifie qu’en ne prenant en compte que les bactéries de notre intestin, le nombre total de toutes les bactéries de notre corps reste quasiment identique.

Et comment ils les ont comptées ces bactéries ?

Effectivement, au vu de leur taille minuscule et de leur nombre gigantesque, s’imaginer les compter une par une paraît très fastidieux. OK, c’est impossible. Je me suis amusé à compter le temps qu’il faudrait pour compter 100’000 milliards de bactéries au rythme d’une par seconde (en admettant que ce soit techniquement faisable bien sûr). La réponse est…environ 3.2 millions d’années. Non-stop. Jour et nuit. Sans manger. Bon, c’est clair, il nous faut une autre technique.

La technique qu’ils ont utilisé à l’époque est très simple. Ils ont analysé des échantillons de selles (autrement appelés excréments, caca, crottes ou plus vulgairement, merde), et ont vu qu’il y avait en moyenne 100 milliards de bactéries dans chaque gramme de la partie liquide de nos excréments. Comme c’est la partie liquide, on peut faire l’équivalence 1 gramme = 1 millilitre. Ils ont estimé le volume du tube digestif à 1 litre et ensuite simplement multiplié 100 milliards par 1000 (1 litre = 1000 ml) : ce qui nous donne nos 100’000 milliards de bactéries du début. Capito ?

Et c’est justement cette technique « trop simpliste » qui est aujourd’hui critiquée. Nous verrons plus loin comment ils ont tenté de l’améliorer.

Et le nombre de cellules dans tout ça ?

Deux méthodes principales ont jusqu’ici été utilisées pour estimer le nombre de cellules qui forment le corps humain.

La première [4] est une méthode utilisant l’ADN. Ce n’est pas le sujet de l’article, mais pour bien comprendre il faut savoir que l’ADN contient tout notre matériel génétique et que chaque cellule en contient une copie, à l’exception notable des globules rouges (cellules qui transportent l’oxygène) et des plaquettes (petites cellules utiles à la coagulation du sang). Retenez ces exceptions, c’est important pour la suite. Les chercheurs ont divisé la quantité totale d’ADN présent dans une souris par la quantité d’ADN présent dans une seule de ses cellules pour obtenir le nombre de cellules présent dans la souris. Connaissant le nombre de cellules dans une souris de 25 grammes, ils ont ensuite facilement pu estimer par une multiplication le nombre de cellules présentes dans dans un homme de 70 kg. Leur résultat fût : environ 10’000 milliards de cellules.

On peut facilement se rendre compte des trois principaux problèmes de cette méthode. Premièrement, on compare deux espèces différentes. Deuxièmement, on suppose qu’il y a un rapport de proportionnalité entre la taille de l’individu et le nombre de ses cellules, et troisièmement, on exclu toutes les cellules ne comportant pas d’ADN.

Est-ce grave d’exclure ces cellules sans ADN ?

Oui, extrêmement !! Car les globules rouges à eux seuls représentent selon les dernières études 84% de toutes les cellules du corps. Mais nous verrons cela en détail plus loin.

La deuxième méthode [5], bien meilleure à mon avis, consiste à grouper les cellules par type. En effet, il existe de nombreuses catégories de cellules dans le corps humain, la plupart spécifiques à chaque organe. Le nombre de cellules par catégorie est obtenu soit en analysant directement au microscope des petits bouts d’organes, soit en utilisant des chiffres déjà présents dans la littérature. Leur résultat fût: environ 37’000 milliards de cellules.

Bon très bien, et la nouvelle étude elle apporte quoi de nouveau ?

J’y arrive 😉 .

La nouvelle estimation

Pour commencer ce chapitre, un chiffre impressionnant : 90%.

Merci pour le suspense, tu peux en venir au but ?

OK OK, j’y viens, si on peut même plus mettre de l’ambiance…

Vous vous souvenez de notre fameux ratio 10/1 dont on a parlé au début n’est-ce pas ? Il est basé sur le nombre de cellules et de bactéries trouvé grâce aux premières estimations vues dans le chapitre précédent. Si on le regarde de plus près, cela signifie que sur la totalité des cellules présentes dans notre corps (bactéries et cellules humaines), 90% sont des cellules ne nous appartenant pas, donc des bactéries ! Oui c’est énorme et les chercheurs de la Weizmann Institute of Science on voulu le vérifier.

Leur méthode de décompte des bactéries

Pour eux, les méthodes utilisées jusqu’à aujourd’hui ne sont pas assez précises et trop approximatives. Le principal changement qu’ils ont opéré concerne l’estimation de la taille du tube digestif. Si vous avez oublié la méthode employée à l’époque, je vous laisse relire la partie correspondante plus haut dans cet article.

C’est bon ? OK. Une chose qu’ils n’avaient pas réalisé dans les années 70′, c’est que la majorité des bactéries du tube digestif se trouvent en fait dans le colon (notre gros intestin). Et quand je dis la majorité, c’est à dire la quasi totalité. Le reste du tube digestif n’en contient qu’une quantité négligeable. Et c’est là le point clé. A cause de cette erreur, leur estimation a été faussée et le nombre surestimé. Afin de le corriger, l’équipe israélienne à donc refait le même calcul, mais avec un volume correspondant au volume moyen du colon, soit 410 ml. Concernant la quantité de bactéries dans chaque gramme de la partie liquide des selles, ils ont ajusté la valeur à 90 milliards.

Avec ces nouvelles données ils ont ainsi obtenu (roulement de tambour….) 39’000 milliards de bactéries dans le colon et par extension, dans le corps.

Comment ça par extension ?

Par extension, car le nombre de toutes les autres bactéries présentes dans notre corps est insignifiant et donc négligeable par rapport à nos 39’000 milliards du colon.

Leur méthode de décompte des cellules

Une nouvelle fois, je vous invite à relire le chapitre sur les anciennes méthodes d’estimation du nombre de cellules humaines si ça vous est un peu sorti de la tête. Et sinon c’est parfait, on continue.

Les chercheurs de la Weizmann Institute of Science ont repris en grande partie la deuxième méthode de comptage des cellules présentée auparavant. Il faut savoir que l’on peut diviser les cellules de notre corps en deux grandes catégories : les cellules sanguines et les cellules non-sanguines. Après avoir étudié le nombre de cellules appartenant à chacune de ces catégories, ils l’ont comparé aux anciens résultats [5]. Voici leurs conclusions :

  1. Aucun changement au niveau de l’estimation du nombre de cellules sanguines,
  2. Une baisse de l’estimation du nombre de cellules non-sanguines.

Les chiffres sont les suivants : Le corps contiendrait 90%  de cellules sanguines et 10%  de cellules non-sanguines.

Non mais attends, là tu racontes n’importe quoi… Je sais qu’un adulte de 70 kilos a environ 5 litres de sang, ces 5 litres ne peuvent pas contenir 90% de nos cellules…!

Si. Et la prochaine fois tu me parles mieux.

C’est très facilement explicable par le fait que les globules rouges (84% de nos cellules) font partie des plus petites cellules de notre corps et ne contribuent que très peu à notre masse. Il y a donc un rapport inversement proportionnel entre le nombre de cellules de chaque catégorie et leur contribution à notre poids. Voyez seulement le graphique ci-dessous.

Comparaison entre les cellules les plus nombreuses de notre corps et celles contribuant le plus à notre masse. Source: 1
Comparaison entre les cellules les plus nombreuses de notre corps et celles contribuant le plus à notre masse.
Source: [1]

Pour mieux comprendre le graphique, voici une petite traduction des termes:

  • Erythrocytes: globules rouges
  • Platelets: plaquettes
  • Adipocytes: cellules graisseuses
  • Muscle cells: cellules musculaires

Et cette nouvelle estimation du nombre total de cellules de notre corps, on y vient ?

On y vient, et on y est ! Le nombre est d’environ 30’000 milliards de cellules humaines. Donc si vous vous souvenez des chiffres de l’époque [4, 5], on peut dire qu’ils sont quasiment identiques. La grande différence réside dans les proportions entre les différents types de cellules, mais le nombre total, lui, ne change pas.

Le nouveau ratio bactéries-cellules

Reprenons nos deux nouvelles valeurs: 39’000 milliards de bactéries et 30’000 milliards de cellules. Cela nous donne un nouveau ratio de 1.3 bactéries pour 1 cellules, donc 1,3/1. On peut acceptablement approximer ce rapport et dire qu’il y a autant de bactéries dans notre corps que de cellules. Nous sommes donc passé de 10/1 à 1/1. Gros changement n’est-ce pas ?

Oui, gros changement effectivement. Mais ça vaut quoi tout ça ? Une étude remettrait 50 ans de science en question ?

C’est vrai, ce n’est qu’une étude sur tant d’autres et il en faudra encore beaucoup pour confirmer (ou infirmer) cette théorie. Mais c’est ça la Science, tout est toujours remis en question. Des nouvelles théories apparaissent, sont confirmées ou au contraire critiquées, puis d’autres prennent le dessus, sont à leur tour discutées par la communauté, et ainsi de suite, en s’approchant toujours plus de la vérité absolue…ou pas.

Que faut-il conclure de tout ça ?

Il faut retenir que les nouvelles évidences amènent à penser que le nombre de bactéries du corps humain ne dépasse pas outrageusement le nombre de cellules de ce même corps humain. Leur nombre serait même à peu près égal.

Cela aurait-il un impact sur le rôle majeur qu’on accorde aux bactéries dans le fonctionnement de notre organisme ?

Sachant qu’on ne connait pas encore l’ensemble des rôles que jouent ces petites bêtes, c’est difficile à dire. Les auteurs de notre chère étude considèrent que cette ré-estimation à la baisse du nombres de nos bactéries commensales ne devrait pas réduire leur importance biologique.

Anecdote intéressante, si leurs nouvelles estimations sont correctes, le nombre de bactéries et de cellules serait tellement proche, qu’à chaque fois que l’on va à selle cela inverserait la balance et permettrait au nombre de cellules de dépasser le nombre de bactéries. Et donc de rétablir un certain équilibre. Cela a-t-il une quelconque importance ? La suite de l’histoire nous le dira…

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1 Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body, bioRxiv 2016

2 Luckey, T. Introduction to intestinal microecology, Am. J. Clin. Nutr. 1972, vol. 25, pp. 1292–1294

3 Savage, D. Microbial ecology of the gastrointestinal tract, Annu. Rev. Microbiol. 1977, vol. 31, pp. 107–133

4 Baserga R. The Biology of Cell Reproduction, Harvard University Press 1985

5 Bianconi E & al. An estimation of the number of cells in the human body, Ann. Hum. Biol 2013, vol. 40, pp. 463–471

One Comment

  1. Eric Fankhauser

    Très bon article. J’ai eu du plaisir à te lire. Tu devrais publier dans Science et Vie 😉 et je ne suis pas le seul à le dire, mes bactéries sont d’accord avec moi!

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