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Cours

1.1.2. Equilibre - déséquilibre d'un écosystème

Une niche écologique peut être équilibrée par neutralisation des compétitions. Une modification de l'environnement entraine une modification des populations.

Le schéma classique de la perturbation d'un écosystème  présente, sous une forme simplifiée, les mécanismes entraînant le passage de l'équilibre au déséquilibre ; ce schéma est général et peut s'appliquer à tout écosystème.

Déséquilibre d’un écosystème / Habitats écologiques

Crédits

Université Rennes 1 d’après Mouton C. et Robert JC, 1994.

Un lac présente un écosystème en équilibre. La communauté biotique est composée ici de 5 populations de poissons. Le milieu abiotique, enrichi par les effluents du lac fournit aux populations les éléments requis (nutriments, éléments physiques).
Simultanément, ces populations rejettent dans le milieu leurs produits métaboliques, par exemple des acides et du gaz carbonique.
La densité de chaque population est déterminée par la compétition entre espèces pour s'approprier les éléments disponibles dans le milieu abiotique ; l'écosystème est stable et en équilibre.

Déséquilibre d’un écosystème / Habitats écologiques

Crédits

Université Rennes 1 d’après Mouton C. et Robert JC, 1994.

Et puis, un apport excessif d'un des éléments du milieu abiotique (nitrates, phosphates, etc.…) favorise une population particulière, parce qu'elle est mieux équipée que les autres pour tirer profit de la modification apportée.
Cet avantage se traduit par une augmentation du nombre des individus de cette population, qui devient dominante, avec plusieurs conséquences.
La première conséquence est le rejet en abondance d'un ou de plusieurs produits métaboliques, entraînant une nouvelle modification du milieu.
La deuxième conséquence est la diminution en nombre ou la disparition d'une ou de plusieurs populations, incapables de soutenir les nouvelles conditions de compétition, ou inhibées par l'activité métabolique de la population devenue prédominante.
On peut ainsi arriver à un nouveau milieu équilibré d'un état sain ou pathologique comme l'asphyxie d'un lac par prolifération d'algues, suite à un apport excessif de phosphates. Il en est de même pour l'écosystème buccal.

Les changements d’habitat permettent à de nouvelles populations bactériennes de se développer. Plus le processus avance, plus la diversité et la complexité de la communauté microbienne augmentent. La succession s’interrompt dès lors qu’il n’y a plus de nouvelles niches disponibles pour de nouvelles populations. A ce stade, il existe une communauté relativement stable de microorganismes.

Le concept de communauté stable ne veut pas dire que le système soit statique. Cette stabilité est basée sur une homéostasie, qui implique l’existence de phénomènes de régulation et de compensation. Ces mécanismes agissent alors pour maintenir un état stable en s’opposant aux perturbations qui seraient à l’origine de déséquilibres. Ce concept d’homéostasie et de succession bactérienne est important dans la microbiologie orale. Des facteurs, comme une alimentation riche en saccharose, peuvent causer un déséquilibre irréversible dans l’homéostasie de l’écosystème buccal, avec pour conséquence l’initiation de lésions carieuses. Dans la cavité buccale, l’homéostasie doit être maintenue dans chaque niche écologique. Ainsi, les systèmes contrôlant le développement de la flore qui est associée aux surfaces dentaires et qui est à l’origine de la maladie carieuse, ne sont pas identiques à ceux contrôlant le développement d’une flore parodontopathique, et ces deux pathologies se développent indépendamment l’une de l’autre.
L’homéostasie de la cavité buccale repose sur trois types de facteurs étroitement liés les uns aux autres : l’hôte, la flore et les facteurs exogènes.

Les bactéries pathogènes n'induisent normalement pas de maladies chez le sujet sain mais chez les patients fragiles notamment aux défenses immunitaires altérés, ou au décours d'un traitement antibiotique.

Dans la cavité buccale, la flore commensale constitue une flore compatible avec l'état de santé bucco-dentaire.

Mettant à profit un déséquilibre de l'écosystème auquel elles appartiennent, certaines bactéries commensales peuvent devenir pathogènes ; ce sont des bactéries pathogènes opportunistes. Le déséquilibre peut survenir par baisse de certains facteurs d'inhibition, l'hôte offrant un terrain fragilisé ou par augmentation importante d'un apport nutritionnel exogène.

On peut donc expliquer par ce même schéma pourquoi S. mutans est devenu prédominant dans la bouche humaine à partir du XIV^ème siècle qui marque le début de la production de la canne à sucre.

Le biofilm dentaire (plaque), constitue un milieu protecteur pour assurer la croissance de nombreuses populations qui y trouvent l'entraide nécessaire et les conditions écologiques.

Ainsi, les antibiotiques y pénètrent peu du fait de la densité, ils peuvent se fixer à la surface du biofilm ou encore être détruits par les bactéries possédant une ß-lactamase qui vont ainsi protéger celles qui n'en n'ont pas. La présence d'oxygène en surface du biofilm inactive les antibiotiques aminoglycosylés. Au sein du biofilm la croissance est ralentie, or les ß-lactamines sont actives en cas de divisions intenses.