XI. 2. Différences de microbiome entre milieu rural et milieu urbain

Vivre à la campagne ou en ville façonne les microbes que vous rencontrez : un cadre rural tend à soutenir une flore intestinale plus riche et plus diversifiée, ainsi qu'un système immunitaire mieux entraîné.

L'environnement façonne le microbiote – vie rurale contre vie urbaine

Le lieu où vous vivez – à la campagne ou en ville – façonne vos expositions microbiennes, la diversité de votre intestin et votre santé immunitaire [653] [459].

La divergence des microbiomes rural et urbain a été documentée dans le détail épidémiologique par une série d'études portant sur des populations immigrées ayant quitté des environnements ruraux pour des environnements urbains, et par des comparaisons transversales de populations rurales et urbaines d'un même pays partageant des habitudes alimentaires similaires. Une étude de Schnorr et de ses collègues publiée dans Nature Communications en 2014, caractérisant le microbiote des chasseurs-cueilleurs hadza de Tanzanie – l'un des microbiomes de population traditionnelle les plus complètement caractérisés –, a mis en évidence une diversité microbienne significativement supérieure à celle de témoins urbains italiens appariés en âge et en sexe. [719] Plus directement transposable était une étude de Vangay et de ses collègues publiée dans Cell en 2018, portant sur des immigrés hmongs et karens arrivés aux États-Unis depuis l'Asie du Sud-Est, ainsi que sur des témoins nés aux États-Unis. Quelques mois après leur arrivée, le microbiote intestinal des immigrés montrait des glissements mesurables vers le profil occidental : les communautés dominées par Prevotella évoluaient vers des communautés dominées par Bacteroides, et la diversité du microbiote diminuait par rapport aux témoins du pays d'origine. La perte était progressive d'une génération à l'autre : les immigrés de deuxième génération présentaient un microbiote plus occidentalisé que ceux de première génération. [675] Le mécanisme à l'origine de la divergence rural-urbain des microbiomes fait intervenir plusieurs facteurs convergents : évolution du régime alimentaire vers des aliments transformés pauvres en fibres, diversité microbienne environnementale réduite associée à l'urbanisation, usage accru d'antibiotiques et contact réduit avec l'extérieur et le sol. L'élimination des entérotypes dominés par Prevotella dans les populations en cours d'urbanisation est associée à une capacité réduite de fermentation des glucides, à une production fécale plus faible de butyrate (un acide gras à chaîne courte qui est la principale source d'énergie des colonocytes) (un acide gras à chaîne courte qui nourrit les cellules du côlon et réduit l'inflammation), et à un déplacement du point de consigne immunitaire vers un tonus inflammatoire plus élevé. [653] La pertinence clinique tient à ce que le profil occidental du microbiote intestinal n'est pas une référence biologique propre à l'espèce – c'est un état façonné par l'environnement, possiblement appauvri par rapport à ce avec quoi le système immunitaire humain a co-évolué, avec des implications pour le fardeau de maladies chroniques associé à l'urbanisation.

La comparaison directe la plus complète des microbiotes intestinaux ruraux et urbains au sein d'une même population a été menée par Sonnenburg et ses collègues à Stanford, en étudiant les chasseurs-cueilleurs hadza de Tanzanie – l'une des rares populations au monde à conserver une alimentation et un mode de vie entièrement traditionnels. Publiée dans Science en 2017, l'étude a constaté que les Hadza abritaient une diversité du microbiote intestinal nettement supérieure à celle de témoins occidentaux urbains appariés, incluant des taxons quasi absents dans les populations occidentales – en particulier des Treponema et des Spirochaetes non associés à une maladie, ainsi qu'une variété de Prevotella et de Ruminococcaceae. [676] Un volet longitudinal de l'étude a montré que la diversité et la composition du microbiote hadza fluctuaient avec les saisons – suivant les cycles de disponibilité alimentaire –, tandis que le microbiote occidental restait bien plus stable d'une saison à l'autre. La capacité de reconfiguration microbienne saisonnière a été interprétée comme une adaptation fonctionnelle que le microbiote occidental moderne semble avoir perdue. [676] Une autre ligne de preuve provient des études sur les immigrés : les Hmongs et les Karens ayant émigré de Thaïlande vers les États-Unis montraient une perte de diversité et de fonction du microbiote intestinal dans les mois suivant leur arrivée, les souches associées aux États-Unis supplantant progressivement les souches natives. L'effet se renforçait avec la durée du séjour aux États-Unis et avec l'obésité, et se cumulait d'une génération à l'autre : le profil des immigrés de deuxième génération était plus proche de celui des personnes nées aux États-Unis que celui de la première génération. [675] L'interprétation clinique n'est pas que la vie rurale serait supérieure ou la vie urbaine malsaine – c'est que des caractéristiques précises des environnements urbains qui diffèrent des environnements ruraux (réduction des fibres alimentaires, aliments transformés, contact réduit avec le microbiote environnemental, schémas d'usage des antibiotiques) sont les moteurs probables de l'écart de diversité. Ce sont des paramètres modifiables, y compris en milieu urbain [111].

Le lieu de vie façonne le contact microbien quotidien. Les cadres ruraux impliquent généralement une exposition plus fréquente au sol, aux plantes, aux animaux et à l'air extérieur, tandis que la vie urbaine signifie souvent un contact moins régulier avec les milieux naturels et plus de temps passé à l'intérieur. Ces différences comptent, car le système immunitaire et nos microbes résidents répondent à des signaux environnementaux répétés et de faible intensité sur de nombreuses années [111].

Dans la vie rurale, l'exposition microbienne est souvent plus large et plus variée. Cela ne signifie pas que les microbes ruraux « colonisent l'intestin » de manière simple, mais ils peuvent influencer la tendance du système immunitaire à tolérer des stimuli inoffensifs plutôt qu'à réagir par une inflammation excessive. Les données les plus solides en faveur de ce schéma proviennent de la recherche sur les maladies allergiques, en particulier l'asthme, où les expositions liées aux fermes sont régulièrement associées à un risque plus faible durant l'enfance.

La vie urbaine crée un autre ensemble de contraintes. Espaces verts limités, bâtiments étanches et contact réduit avec l'extérieur peuvent restreindre l'éventail des apports microbiens environnementaux. Parallèlement, les citadins peuvent être confrontés à des facteurs qui affectent aussi la santé liée au microbiote : habitudes alimentaires plus pauvres en fibres, niveaux plus élevés de pollution de l'air, et usage plus fréquent de produits de nettoyage antimicrobiens dans certains contextes. Aucun de ces éléments ne détermine à lui seul la santé, mais ensemble ils peuvent déplacer les expositions dans une direction sans doute moins favorable à l'équilibre immunitaire.

Les études comparant des enfants élevés à la ferme à ceux élevés en ville trouvent souvent des taux plus faibles de rhume des foins et d'asthme dans les groupes exposés à la ferme. Ces observations ne prouvent pas que « la vie rurale prévient l'allergie », mais elles suggèrent que l'environnement de la petite enfance contribue au développement immunitaire. De façon notable, certaines études désignent la poussière domestique et les schémas microbiens intérieurs comme des liens mesurables entre le cadre de vie et les résultats respiratoires.

L'alimentation est un modificateur majeur dans les deux contextes. Les régimes plus riches en aliments peu transformés et en fibres alimentaires tendent à soutenir des fonctions microbiennes associées à la santé de la barrière intestinale et à une signalisation anti-inflammatoire. Les régimes dominés par les aliments ultra-transformés peuvent réduire ces fonctions de soutien, que l'on vive en ville ou à la campagne.

Il importe aussi de ne pas idéaliser la vie rurale. Les environnements ruraux peuvent comporter des expositions nocives, comme certains produits chimiques agricoles, des sources d'eau non potable ou des infections particulières. De même, beaucoup de citadins conservent une bonne santé immunitaire et une bonne santé liée au microbiote grâce à la qualité de leur alimentation, au temps passé dehors et à des pratiques d'hygiène raisonnables.

Le message pratique est que l'environnement influence le risque, mais ne fixe pas le devenir d'une personne. Même en milieu urbain, un contact régulier avec les espaces verts, une attention portée aux fibres alimentaires et une hygiène ciblée plutôt qu'une stérilisation systématique peuvent aider à aligner les expositions quotidiennes sur ce que nous savons de l'équilibre immunitaire et de la santé liée au microbiote.

Comment améliorer l'exposition microbienne en milieu urbain

Le temps passé dans les espaces verts offre un contact microbien naturel et de faible intensité, qui peut compléter la vie en intérieur sans impliquer une colonisation intestinale directe ;

La biodiversité locale peut servir de point de repère régulier pour le système immunitaire ; jardins partagés, bords de rivière et forêts fournissent des signaux environnementaux plus complexes que le seul cadre bâti ;

L'alimentation reste le facteur modifiable le plus puissant ; les aliments riches en fibres et traditionnellement fermentés soutiennent les fonctions microbiennes même lorsque l'exposition environnementale est limitée ;

Réduire la charge en polluants fait partie du soin du microbiote ; la pollution de l'air et certains produits chimiques de synthèse peuvent interagir avec l'inflammation intestinale et respiratoire par des voies indirectes ;

L'activité de plein air pendant l'enfance a une pertinence particulière, car le développement immunitaire précoce semble plus sensible à la variété environnementale que l'exposition adulte ;

Des séjours occasionnels hors des zones urbaines denses peuvent élargir les expériences, mais les schémas de microbiote à long terme sont façonnés surtout par les habitudes quotidiennes plutôt que par de courtes visites.

Effets sur le microbiote

• Les environnements ruraux sont souvent associés à une exposition microbienne environnementale plus large, ce qui n'équivaut pourtant pas à une colonisation intestinale directe ; l'effet principal est probablement une modulation immunitaire plutôt qu'un simple transfert d'organismes [675].
• Une plus grande diversité microbienne intestinale est plus fréquemment observée dans les populations rurales, mais cette relation est fortement influencée par l'alimentation, l'usage d'antibiotiques et des facteurs socio-économiques, non par le seul lieu de résidence [111] [653].
• Les profils dominés par Prevotella sont fréquents dans les régimes riches en fibres et en végétaux, typiques de certaines alimentations rurales, tandis que la dominance de Bacteroides est davantage liée aux habitudes alimentaires occidentales qu'à l'« urbanité » en soi.
• Les expositions liées aux fermes sont corrélées à des taux plus faibles d'allergie et d'asthme, les données pointant vers un entraînement de l'immunité innée par la poussière domestique et les microbes environnementaux plutôt que vers des taxons intestinaux particuliers.
• La vie urbaine est associée à un contact réduit avec les microbes environnementaux, mais la richesse et la stabilité intestinales varient largement d'une personne à l'autre et ne peuvent être généralisées sur le seul critère du lieu de résidence.
• Les polluants et les produits chimiques antimicrobiens peuvent influencer les écosystèmes microbiens, mais leurs effets sur l'intestin sont indirects et interagissent avec l'alimentation, les médicaments et la génétique de l'hôte.
• Les groupes fonctionnels clés, tels que les Bacillota (anciennement Firmicutes) producteurs de SCFA^[G] (par exemple Faecalibacterium, Roseburia), sont façonnés principalement par les fibres alimentaires, les différences rural-urbain agissant comme des modificateurs plutôt que comme des moteurs primaires.
• Les composantes fongiques et virales (mycobiome et virome) diffèrent selon les environnements, mais les données sur leur rôle direct dans la santé intestinale restent émergentes et largement associatives.
• Les interactions entre le microbiote et les systèmes de l'organisme passent par les axes intestin-poumon et intestin-cerveau, médiés par des métabolites et une signalisation immunitaire, non par la simple présence ou absence de bactéries isolées.

Conseils au patient

• Essayez de passer du temps dans des espaces verts chaque semaine – un parc ou la nature à proximité suffisent ; la perfection n'est pas exigée.
• Laissez les enfants jouer dehors dès que c'est sans danger – le contact avec les milieux naturels durant la petite enfance compte davantage que l'exposition à l'âge adulte.
• Gardez le jardinage comme un loisir, non comme une thérapie – prenez-y plaisir, mais ne comptez pas sur les plantes comme traitement médical.
• N'utilisez les désinfectants que lorsqu'il y a une vraie raison – cuisines, salles de bains ou situations de maladie.
• Construisez vos repas autour des fibres et d'aliments fermentés simples – ils soutiennent les fonctions microbiennes essentielles où que vous viviez.
• Voyez les courts séjours à la campagne comme des expériences, non comme des « réinitialisations microbiennes ».
• Rappelez-vous que les habitudes quotidiennes façonnent votre microbiote davantage que des événements isolés.

Références

[111] Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Bäckhed F. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell. 2016. Link

Revue mécanistique sur les acides gras à chaîne courte (AGCC), produits par la fermentation bactérienne des fibres alimentaires. Les fibres fermentescibles sont la source d'énergie primaire du microbiote colique ; les principaux produits de fermentation sont l'**acétate, le propionate et le butyrate**. Le **butyrate est le principal substrat énergétique des colonocytes** ; les AGCC influencent aussi l'intégrité de la barrière, la fonction immunitaire et, une fois dans la circulation, le métabolisme de l'hôte, en partie via des récepteurs couplés aux protéines G (GPR41/43) et l'inhibition des histone-désacétylases. Cette entrée est la source des affirmations de manuel du III.2 (S-0302-01, -02). Important : il s'agit d'une **revue**, non de données expérimentales propres.

[459] Sonnenburg JL, Bäckhed F. Diet–microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature. 2016. Link

Revue des mécanismes reliant le microbiote intestinal à l'obésité et au diabète de type 2, s'appuyant sur des modèles animaux translationnels et des études humaines. Le microbiote apparaît comme un médiateur de l'impact de l'alimentation sur le statut métabolique de l'hôte, avec des efforts croissants pour établir des relations causales chez l'homme et développer des interventions thérapeutiques, y compris la nutrition personnalisée.

[653] Rook, G. A. Regulation of the immune system by biodiversity from the natural environment. Proc Natl Acad Sci USA. 2013. Link

Cette revue résume les données indiquant que la proximité des environnements naturels est associée à une mortalité, une maladie cardiovasculaire et une morbidité psychiatrique réduites. Les auteurs soulignent que l'augmentation des maladies chroniques dans les pays à revenu élevé est associée à une immunorégulation défaillante et à une inflammation persistante de bas grade, en partie attribuable à la perte d'exposition aux micro-organismes « Old Friends » co-adaptés au cours de l'évolution. L'hypothèse relie les environnements riches en biodiversité à un entraînement immunorégulateur protecteur contre les maladies inflammatoires chroniques. Ces éléments reconsidèrent l'exposition aux espaces verts comme une intervention immunologique et non purement psychologique.

[675] Vangay P, Johnson AJ, Ward TL et al. US immigration westernizes the human gut microbiome. Cell. 2018. Link

Cette étude a recueilli des selles, des rappels alimentaires et des mesures anthropométriques auprès de 514 immigrés Hmong et Karen de première et deuxième génération aux États-Unis, de 19 personnes Karen échantillonnées avant et après l'immigration, et de 36 Américains d'origine européenne nés aux États-Unis. Le séquençage 16S et métagénomique shotgun a montré que la migration vers les États-Unis est associée à une perte immédiate de diversité et de fonctions du microbiome intestinal, les souches et fonctions associées aux États-Unis remplaçant celles d'origine. Les effets augmentaient avec la durée de résidence aux États-Unis et étaient aggravés par l'obésité et au fil des générations. Ces résultats documentent l'occidentalisation microbienne comme une conséquence mesurable de l'immigration.

[676] Smits SA, Leach J, Sonnenburg ED et al. Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania. Science. 2017. Link

Cette étude a analysé 350 échantillons de selles longitudinaux provenant de chasseurs-cueilleurs Hadza de Tanzanie sur plus d'un an. Les données ont révélé une reconfiguration cyclique annuelle du microbiome intestinal, avec des taxons devenant indétectables selon la saison puis réapparaissant. La comparaison avec 18 populations réparties dans 16 pays a montré que la composition de la communauté intestinale suit le degré de modernisation, et que les taxons Hadza les plus volatils selon les saisons sont ceux-là mêmes qui différencient les populations industrialisées des populations traditionnelles. Ces résultats documentent la perte de lignées microbiennes dynamiques dans les populations modernisées comme conséquence probable du mode de vie occidentalisé.

[719] Schnorr SL, Candela M, Rampelli S et al. Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers. Nat Commun. 2014. Link

Les auteurs ont caractérisé le microbiome intestinal des chasseurs-cueilleurs Hadza de Tanzanie et l'ont comparé à celui de populations agricoles rurales africaines et de témoins urbains italiens. Les Hadza présentaient une richesse et une biodiversité microbiennes nettement supérieures à celles des témoins urbains. Leur microbiote était dépourvu de Bifidobacterium, montrait des différences liées au sexe en rapport avec la division sexuée du travail de subsistance, et était enrichi en Prevotella, Treponema et Bacteroidetes non classés, avec en outre une organisation particulière des Clostridiales. Ces caractéristiques favorisent probablement une extraction efficace des nutriments à partir d'aliments végétaux fibreux. Ces résultats illustrent la co-évolution du microbiote avec la stratégie de subsistance et remettent en question l'idée d'un microbiome sain universel.