Les microbes intestinaux impliqués dans le cancer de la vessie

À tout moment, plus de 10 000 milliards de microbes vivent dans nos intestins. Qu’il s’agisse de décomposer les nutriments contenus dans nos aliments ou de renforcer notre immunité contre les agents pathogènes, ces microbes jouent un rôle essentiel dans la manière dont nous interagissons avec le monde. Cela inclut, comme le montre une nouvelle étude menée par des chercheurs et collaborateurs de l’EMBL à l’Université de Split, en Croatie, la façon dont le corps réagit aux agents cancérigènes et développe un cancer. La recherche est publiée dans la revue Nature.

Les substances cancérigènes sont des substances chimiques qui peuvent transformer des cellules ordinaires en cellules cancéreuses, provoquant ainsi des tumeurs et des cancers. On les trouve dans de nombreux endroits, la fumée de tabac étant l’une des sources les plus connues.

Des chercheurs ont déjà constaté que les souris exposées à la nitrosamine BBN, l’une des substances chimiques présentes dans la fumée de tabac, développent systématiquement une forme agressive de cancer de la vessie. Ce modèle est donc utilisé comme modèle de laboratoire courant pour le cancer induit par les agents cancérigènes.

Le laboratoire de Janoš Terzić à l’Université de Split, en Croatie, étudiait ce modèle lorsqu’ils ont fait une observation curieuse. Si les souris étaient nourries avec des antibiotiques, à une dose qui tue 99,9 % de leurs bactéries intestinales, en même temps qu’elles étaient exposées au BBN, les risques de formation de tumeurs étaient beaucoup plus faibles.

« Alors que 90 % des souris exposées au BBN ont développé des tumeurs de la vessie, seulement 10 % de celles qui ont également reçu des antibiotiques l’ont fait. Cela nous a conduit à émettre l’hypothèse que les bactéries intestinales pourraient être impliquées dans la régulation de la façon dont le BBN est traité dans le corps », a déclaré Blanka Roje, co-premier auteur de l’étude et doctorante au laboratoire de recherche sur le cancer de la faculté de médecine de l’université de Split en Croatie.

« Je n’oublierai jamais la vision des bandes BBN et BCPN sur des plaques de chromatographie en couche mince après une incubation nocturne de bactéries et de BBN. ​​»

« La diminution de l’incidence des tumeurs a été si spectaculaire qu’au début j’ai douté des résultats, pensant que nous avions dû faire une erreur quelque part dans l’expérience. Par conséquent, nous avons répété l’expérience cinq fois avant de finalement devenir « convaincus » », a déclaré Terzić.

« C’était fantastique de réaliser qu’avec un traitement – ​​dans ce cas, des antibiotiques – nous étions capables d’arrêter le développement du cancer. »

Lors d’une conférence à l’EMBL Heidelberg, Terzić a rencontré Michael Zimmermann, chef de groupe à l’EMBL Heidelberg. Le groupe Zimmermann est spécialisé dans l’utilisation de méthodes à haut débit pour étudier les fonctions du microbiome intestinal, en se concentrant principalement sur un processus appelé biotransformation. La biotransformation est la capacité des micro-organismes à modifier ou à décomposer les substances chimiques présentes dans leur environnement.

La première rencontre a donné lieu à une collaboration fructueuse. Les deux groupes ont décidé d’unir leurs expertises pour comprendre si et comment les bactéries intestinales affectaient la façon dont les souris réagissaient au carcinogène.

En utilisant diverses méthodes de microbiologie et de biologie moléculaire, les chercheurs ont découvert que les bactéries vivant dans l’intestin de la souris pouvaient convertir le BBN en BCPN. Comme le BBN, le BCPN appartient à une classe de composés appelés nitrosamines.

Cependant, l’équipe a découvert que, contrairement au BBN, le BCPN se concentre dans la vessie et déclenche la formation de tumeurs de manière dépendante du microbiome.

Les chercheurs ont ensuite étudié plus de 500 bactéries isolées et cultivées pour identifier les espèces bactériennes spécifiques impliquées dans la conversion du BBN en BCPN. « Nous avons trouvé 12 espèces capables de réaliser cette biotransformation cancérigène », a déclaré Boyao Zhang, co-premier auteur de l’étude et ancien doctorant du groupe Zimmermann.

« Nous les avons séquencées et avons été surpris de constater que bon nombre de ces espèces étaient associées à la peau et qu’elles étaient relativement peu abondantes dans l’intestin. Nous avons émis l’hypothèse qu’il pourrait y avoir un transfert transitoire de ces bactéries de la peau vers l’intestin en conséquence du toilettage des animaux. Mais il était important de déterminer si ces résultats seraient également valables pour les humains. »

Après ces premières études sur des souris, les scientifiques ont utilisé des échantillons de selles humaines pour montrer que les bactéries intestinales humaines peuvent également convertir le BBN en BCPN. Pour prouver le concept, ils ont montré que si des selles humaines étaient transplantées dans l’intestin d’une souris dépourvue de microbiote intestinal, elles pouvaient également convertir le BBN en BCPN.

Cependant, les chercheurs ont également observé de grandes différences individuelles dans la capacité du microbiome intestinal humain à métaboliser le BBN, ainsi que dans les espèces bactériennes impliquées dans la biotransformation.

« Nous pensons que cela pose les bases de recherches plus poussées pour déterminer si le microbiome intestinal d’une personne représente une prédisposition à la cancérogenèse induite chimiquement et pourrait donc être utilisé pour prédire le risque individuel et potentiellement prévenir le développement du cancer », a déclaré Zimmermann.

« Cette différence dans le microbiote interindividuel pourrait expliquer pourquoi certaines personnes, bien qu’exposées à des cancérogènes potentiels, ne développent pas de cancer alors que d’autres le font », a ajouté Terzić.

Ces résultats signifient-ils que les antibiotiques peuvent prévenir le cancer de manière universelle ? Bien sûr que non, répond Zimmermann.

« Il faut donc mener davantage d’études, notamment celles que nous menons actuellement, pour comprendre comment le microbiome influence le métabolisme de différents types de cancérogènes. Il est également important de se rappeler que le cancer est une maladie multifactorielle : il n’y a que rarement une seule cause. »