Prof. Dr. Dieter Jahn : Microbiome et innovations biotechnologiques

Parcours professionnel du Prof. Dr. Jahn

BioProphyl : Prof. Dr. Jahn, vous avez mené une carrière impressionnante en biologie et vous êtes aujourd’hui porte-parole du Centre intégré de biologie des systèmes de Brunswick (BRICS), ainsi que directeur exécutif de l’Institut de microbiologie. Pourriez-vous nous donner un aperçu de votre parcours et expliquer pourquoi vous avez choisi cette voie ?

Prof. Dr. Jahn : Au départ, je voulais étudier la biologie/chimie et le sport pour devenir enseignant. Cependant, dans ma jeunesse, il y avait trop de personnes motivées par la même idée, si bien que j’aurais dû attendre trop longtemps pour obtenir un poste de stage en enseignement. C’est pourquoi j’ai décidé d’emprunter une voie alternative et j’ai réalisé une thèse de doctorat en recherche sur le cancer à Marburg. S’en sont suivies 4 années à l’Université de Yale aux États-Unis, puis encore 4 années à l’Institut Max-Planck de microbiologie à Marburg. Vers la mi-trentaine, j’ai obtenu ma première chaire de professeur à Fribourg. Depuis 2000, je travaille à l’Université technique de Brunswick. D’ailleurs, j’ai toujours voulu, dans mes choix de carrière, porter le moins souvent possible une cravate.

L’une des étapes les plus passionnantes, bien que très exigeante, de ma carrière a été l’ouverture du Centre intégré de biologie des systèmes de Brunswick (BRICS), pour lequel je suis toujours porte-parole. En plus de ces expériences positives, il y a bien sûr eu des événements auxquels je repense moins volontiers : au début de l’année 2020, lors de l’apparition de la pandémie, j’ai failli mourir du coronavirus. Heureusement, j’ai suivi le conseil d’un gastro-entérologue collaborant scientifiquement avec moi et je me suis immédiatement rendu à l’hôpital – à une époque où les mesures liées à la pandémie en étaient encore à leurs balbutiements.

Le microbiome dans le corps

BioProphyl : En tant que microbiologiste, vous possédez également de nombreuses connaissances sur le microbiome de notre intestin. Pourriez-vous nous expliquer ce qu’est le microbiome et quelle fonction il occupe dans notre corps ?

Prof. Dr. Jahn : Beaucoup de gens pensent d’abord au microbiome intestinal, alors que les bactéries colonisent presque l’ensemble de notre corps – par exemple l’oreille, le nez, la peau et les organes génitaux. Les micro-organismes ne se limitent pas uniquement aux bactéries, mais incluent également des champignons tels que les levures, des archées, des virus, des vers et des bactériophages.

Concentrons-nous sur le microbiome intestinal en ce qui concerne sa fonction : notre alimentation détermine quels micro-organismes vivent dans notre intestin. En d’autres termes, selon ce que vous mangez, vous cultivez certains micro-organismes dans vos intestins. Nous sommes en permanence colonisés par environ 300 à 400 grammes de micro-organismes – à la fois « bons » et « mauvais ».

Les micro-organismes « bons » décomposent les nutriments que nous ingérons par la nourriture – notamment les fibres telles que les parois cellulaires végétales issues de la cellulose présente dans les légumes, les fruits, etc. De cette transformation microbienne résultent des acides gras à chaîne courte (par ex. acide acétique, acide butyrique), qui servent à leur tour de signaux pour notre organisme. Nous avons donc besoin de ces « bonnes » bactéries parce qu’elles régulent des processus importants de notre organisme grâce à leurs produits. Ainsi, disposer des micro-organismes adéquats peut aider à maintenir notre corps en bonne santé. Cependant, pour bénéficier des effets positifs des microbes, il est essentiel d’adopter une alimentation appropriée. Dans ce contexte, un régime riche en aliments d’origine végétale est recommandé.

En revanche, une personne qui mange beaucoup de viande rouge augmente le risque de développer des bactéries défavorables. Ces micro-organismes « négatifs » décomposent les graisses et les acides aminés présents dans la viande en produits de dégradation. La conséquence indésirable : certains de ces produits de dégradation sont interprétés par notre corps comme un signal négatif – et peuvent, par exemple, favoriser un risque accru de diabète. Le « TMAO » (triméthylamine N-oxyde) est également majoritairement formé chez les consommateurs de viande. Les bactéries intestinales transforment certains composants gras de la viande en TMAO – ce qui peut à son tour augmenter le risque d’AVC et d’infarctus du myocarde. C’est l’une des explications pour lesquelles une forte consommation de viande est associée à des conséquences négatives pour la santé.

Les acides biliaires primaires servent d’émulsifiants (comme du liquide vaisselle) pour les composants graisseux de notre alimentation, car les graisses ne sont pas solubles dans l’eau. Les « bonnes » bactéries intestinales transforment les acides biliaires primaires en acides biliaires secondaires, qui fonctionnent alors comme des molécules informatives pour notre organisme et exercent une influence positive sur de nombreux processus, allant de la sphère psychique à l’infection. Là encore, tous ces effets bénéfiques se produisent si vous disposez des « bonnes » bactéries, que vous cultivez dans votre intestin grâce à une alimentation saine et équilibrée.

Innovations en biotechnologie

BioProphyl : Vous avez beaucoup travaillé sur l’utilisation de micro-organismes en biotechnologie. Quelles avancées ou innovations actuelles dans ce domaine vous paraissent particulièrement prometteuses et quels défis y voyez-vous ?

Prof. Dr. Jahn : La biotechnologie moderne vise avant tout à produire des médicaments tels que des antibiotiques, des anticancéreux ou des vaccins, ainsi que des compléments alimentaires comme les vitamines. Aujourd’hui, ces approches biotechnologiques reposent presque exclusivement sur le génie génétique. Sans modification génétique, il n’y aurait ni vitamines ni vaccin contre le coronavirus. Même le fromage – lorsqu’il n’est pas fabriqué de façon traditionnelle avec de la présure séchée pour faire précipiter la caséine – est quasiment toujours produit à partir de micro-organismes génétiquement modifiés.

En termes d’innovations futures majeures, je pense avant tout à la production de médicaments onéreux, comme la fabrication biotechnologique d’anticorps anticancéreux. L’objectif principal est de rendre la production moins coûteuse. Cela nécessite des procédés biotechnologiques novateurs qui puissent être mis en œuvre relativement rapidement afin d’être accessibles au secteur médical.

Micro-organismes et santé

BioProphyl : Les probiotiques sont un sujet de plus en plus important en nutrition et en médecine. Comment percevez-vous le rôle des micro-organismes dans la promotion de la santé humaine ?

Prof. Dr. Jahn : Il faut comprendre que les probiotiques ne sont que des auxiliaires. Un mode de vie sain est indispensable pour que la prise de probiotiques ait un sens : cela inclut principalement une alimentation saine – selon la devise « Des légumes plutôt que des escalopes ». Après une antibiothérapie, j’estime que les probiotiques sont pertinents pour rétablir un microbiome sain – en combinaison avec une alimentation équilibrée. Quiconque s’alimente de façon malsaine ne pourra pas tirer avantage de la prise de probiotiques.

Les bonnes bactéries ont besoin de protéines végétales de haute qualité issues des légumineuses ou des fruits à coque. Les acides aminés sont importants – idéalement issus d’aliments réels. Dans ce contexte, je conseillerais aux sportifs de ne consommer qu’occasionnellement des shakes protéinés synthétiques et de préférer des aliments naturels comme une soupe de lentilles faite maison. Les fruits à coque, compte tenu de leur densité calorique, constituent un encas riche en protéines qui rassasie intensément. Ces aliments naturels apportent un surplus d’acides aminés essentiels et précieux.

D’une manière générale, je préconise une alimentation à base de produits naturels plutôt que de plats préparés : notre corps, par exemple, ne reconnaît pas les acides gras trans issus des aliments frits. La conséquence indésirable : ces substances étrangères ne sont ni métabolisées ni dégradées, mais stockées, et sont très résistantes dans l’organisme. Ces acides gras trans, qui n’existent pas à l’état naturel, sont déjà interdits aux États-Unis car ils sont potentiellement cancérigènes (principal composant des graisses de friture).

Encore une anecdote sur la nutrition et le microbiome : autrefois, on disait des personnes qui avaient quelques kilos en trop qu’elles étaient « de bonnes fournisseuses d’énergie ». Aujourd’hui, nous savons que les personnes en surpoids possèdent réellement (ou ont développé) un microbiome capable de soutirer davantage d’énergie ou de calories à partir des aliments qu’elles consomment.

L’avenir des probiotiques

BioProphyl : Compte tenu de l’importance grandissante des probiotiques en médecine, quelles applications futures envisagez-vous pour les micro-organismes probiotiques et comment vos travaux de recherche pourraient-ils contribuer à leur mise en œuvre ?

Prof. Dr. Jahn : Dans le domaine scientifique – et bien entendu dans mes propres recherches –, nous nous intéressons à la façon dont le microbiome d’une personne en bonne santé se compare à celui d’une personne malade, et comment il se modifie en fonction de la maladie et de l’alimentation. Ces observations nous indiquent quels « bons » micro-organismes manquent à la personne malade et quels micro-organismes défavorables sont présents à la place. Il convient d’examiner précisément ce que font ces micro-organismes « bons » et « mauvais » afin de comprendre leur fonction. Les micro-organismes favorables peuvent alors être cultivés et administrés pour soutenir le microbiome, sous forme de probiotiques. Par ailleurs, on peut également fournir des substances qui favorisent la colonisation par les « bonnes » bactéries ou sont transformées par ces bactéries en molécules de signalisation importantes (c’est-à-dire des prébiotiques).

On peut ainsi développer progressivement une combinaison judicieuse de probiotiques et de prébiotiques. Toutefois, cette approche doit s’accompagner parallèlement – comme mentionné plus haut – d’une modification des habitudes alimentaires en faveur d’une alimentation complète, riche en végétaux, avec des fibres de glucides à longue chaîne, sans acides gras trans ni excès de viande. Si ces différentes mesures fonctionnent, je suis convaincu qu’à l’avenir, on pourra s’attaquer de manière systématique aux maladies courantes en se concentrant sur le microbiome.

Il reste cependant beaucoup de questions essentielles en suspens. Quelle composition en bactéries, combinée à quel type d’alimentation, est adaptée pour quelles affections ? Finalement, en quoi les bactéries bénéfiques contre les troubles psychiques diffèrent-elles de celles contre le diabète ? Le dosage et la forme d’administration optimaux sont également encore en phase de développement. La question se pose de la même manière pour savoir quels prébiotiques doivent être associés à quels probiotiques. Depuis que la recherche a réussi à décrypter le patrimoine génétique des bactéries probiotiques, puis à cultiver ces dernières afin de les rendre utilisables, les premières avancées concrètes ont vu le jour pour répondre à ces interrogations.

Un certain nombre de résultats d’études prometteurs relatifs au traitement de diverses maladies avec des associations de probiotiques et de prébiotiques m’ont fait changer radicalement d’avis sur les prébiotiques. Selon moi, il deviendra crucial à l’avenir de développer des préparations innovantes combinant prébiotiques et probiotiques, lesquelles pourraient à mon sens permettre de véritables réussites thérapeutiques – à condition bien sûr que les patients acceptent d’ajuster leur régime alimentaire.

Il serait évidemment formidable que les recherches intensives en cours débouchent sur des approches thérapeutiques applicables avec succès dans le traitement du cancer, ainsi que dans la prévention des maladies cardiovasculaires, du diabète et des affections liées au vieillissement, comme la démence.