De combien de cellules sommes nous constitués?

Nous sommes des amas de cellules organisées en tissus, organes, qui forme un corps. Nous avons des locataires, les microbes, essentiellement des bactéries. Depuis la découverte ou redécouverte du microbiote, pour illustrer son importance les microbiologistes aiment à rappeler qu’il y a 100 fois plus de bactéries dans notre organisme que de cellules. Quand on se penche sur la vérité de cette assertion, on s’aperçoit que la référence date des années 70.

Est ce une question importante, savoir de combien de cellules nous sommes constitués? Je ne sais pas. L’intérêt pour cette question n’est jamais démenti. Il reste un mystère et comme tout mystère, il est fascinant. Est ce une obsession de métrique? L’homme aime compter tout et n’importe quoi, le quantitatif et son apparente objectivité le rassure. Y a t il une utilité réelle à cette mesure? Probablement, le ratio entre différentes cellules ou entre cellules et bactéries peut avoir des impacts non négligeables sur certaines fonctions physiologiques. Est ce juste de la curiosité? Nous sommes une espèce terriblement curieuse, maladivement curieuse et transgressive. Peut être est ce un mélange des trois qui nous pousse à compter nos cellules, pour répondre aux tensions qui nous agitent, mesurer, utiliser, rêver.

Un article récent de Plos Biology essaye de répondre à la question en utilisant les données les plus récentes. Il est très bien écrit et agréable à lire, je vous conseille de le consulter in extenso.

Nous allons parler de gros chiffres, vous n’êtes peut être pas habitués à l’utilisation des puissance de 10. 10. 1014 s’écrira 100 000 000 000 000 soit cent mille milliards. 1013 est dix mille milliards, pour avoir une idée de ce qu’il représente je vous conseille la page wikipedia suivante, qui n’est pas vraiment à jour comme vous le verrez pour le compte de cellules, sa version anglaise l’est.

Les auteurs se sont penchés dans un premier temps sur le nombre de bactéries portées par notre corps. Il y a des bactéries dans de nombreux endroits, l’ensemble de cette écologie s’appelle un microbiote. Nous portons un microbiote digestif qui peut se diviser en microbiote colique, stomachale, duoénale, jejunale, iléale. Il existe aussi un microbiote buccale divisé en salivaire et de la plaque dentaire. Le microbiote cutané est en pleine émergence et je ne parlerai pas des microbiotes vaginaux, vésicaux dont nous sommes au balbutiement. En terme quantitatif c’est dans le colon qu’il y a le plus de bactéries. La raison est simple, la concentration en bactérie est importante estimé à 1011 par ml, pas plus importante que pour la plaque dentaire, mais le colon est autrement plus volumineux que nos dents.

Il y a une très intéressante discussion sur comment calculer le volume d’un colon, elle est dans la box 1 de l’article. Il est amusant de réaliser que nous ne connaissons pas de façon précise le volume d’un colon. La valeur retenue par les auteur est de 400 ml pour un homme entre 20 et 30 ans de 1,7 m et 70 kgs (l’humain de référence pour toutes les valeurs données dans l’article). Cette valeur augmente avec la surface corporelle mais ne semble pas dépasser 600 ml. A chaque défécation nous perdons entre 1/4 et 1/3 de ce volume.

Cette table vous donne une idée des échelles entre les différents microbiotes.

journal-pbio-1002533-t001Calculer le microbiote colique suffira à donner le nombre de bactéries que nous promenons avec nous, le nombre total des bactéries des autres organes ne dépassant probablement pas les 1012. Une analyse de l’ensemble de la littérature scientifique rapportant le nombre de bactéries par gramme de selles suggère que la valeur moyenne est de 0,9.11 +/-19% bactéries par g. Ce qui signifie que quand vous allez faire votre caca du matin vous éliminez 1,35.1013 bactéries ou 10 Tera Bactéries soit dix mille milliards de bactéries. Les toilettes sont des cimetières à bactéries.

Le nombre de bactéries que nous hébergeons est ainsi de 3,8.1013. En terme de masse ceci est équivalent à 200 g de bactéries (5 pg par bactérie), nos amis procaryotes représentent seulement 0,3% de notre poids corporel. Vous ne pourrez plus accuser une expansion inconsidérée de votre microbiote pour expliquer votre prise de  poids récente.

Passons aux cellules, une façon de calculer est présentée dans la figure suivante.

journal-pbio-1002533-g001Une autre approche est de calculer la concentration moyenne en cellules de chaque tissus. Ceci a été fait dans cet article. Les auteurs ont retenus 56 catégories de cellules (en réalité rien que dans le rein il y a au moins 20 types cellulaires différents) et obtiennent une estimation de 3,7. 1013. 6 types cellulaires représentent 97% de nos cellules, les globules rouges (70%), les cellules gliales (8%), les cellules endothéliales (7%), les fibroblastes dermiques (5%), les plaquettes (4%) et les cellules de la moelle osseuse (2%).

Ils ont revus la quantité de cellules en particulier pour les cellules endothéliales (la cellule qui recouvre tous nos vaisseaux de l’aorte à la veine cave inférieure en passant par le plus petit des capillaires). Le nombre de cellules endothéliales était estimé à 2,5.1012, il revoit ce chiffre à 6.1011. En recalculant la surface de tout les lits vasculaires (en utilisant ces deux références) et en connaissant le nombre moyen de cellules endothéliales par cm2 de vaisseaux, ils ont obtenu ce chiffre largement revu à la baisse.

presentation1Vous avez une estimation de la longueur de nos vaisseaux (15 900 km (distance Marseille-Adelaïde (australie))) et de leur surface (740 m2, presque la superficie d’un terrain de handball).

En recalculant de la même façon pour les cellules gliales et les fibroblastes du derme, il obtiennent un nombre de cellules de 3.1013 pour un homme de 70 kgs. 90% des cellules sont des cellules sans noyau (on peut toujours discuter du fait que ceux sont des cellules ou non). Si nous avons une définition stricte de la cellule (avoir un noyau), nous possédons 3.1012 cellules.

journal-pbio-1002533-g002Intéressons nous au rapport de masse. Les cellules lourdes sont les adipocytes et les cellules musculaires, si en terme de nombre de cellules elle représente 0,2% du total, leur volume dépasse les 10 000 µm3 alors qu’un globule rouge à un volume de 100 µm3. 75% de notre poids, c’est du gras et du muscle (après avoir enlevé l’extracellulaire) alors que 84% de nos cellules sont des globules rouges.

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Le ratio bactéries sur cellules humaines est ainsi de 1,3 si on garde les globules rouges et de 10 si nous ne gardons que les cellules nuclées. Les auteurs n’abordent pas la variation en fonction de la perte des bactéries après le caca du matin, ceci est peut être négligeable car après la virgule.

Le papier se finit avec de l’extrapolation à d’autres individus que notre personne de référence.

journal-pbio-1002533-t003J’ai beaucoup aimé cet article. Je suis pas sur de son intérêt fondamental, quoi que, les changements de ratio entre bactéries et cellules humaines sont peut être quelque chose de très important. Son intérêt est de montrer comme il est difficile de répondre à cette question si simple, surtout quand on sort de l’homme blanc de 170 cm et 70 kgs. Il y a un travail passionnant à faire pour déterminer le nombre de cellules, bactéries dans des populations et voir si les variations peuvent avoir un sens clinique. Nous avons pas fini de répondre à des questions simples.

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