Comme le révèlent les études menées par le Johns Hopkins University School of Medicine publiées dans Cell Host & Microbe et dans Science, les patients atteints d'une forme héréditaire de cancer du côlon hébergent deux espèces bactériennes qui collaborent pour encourager le développement de la maladie, et les mêmes espèces ont été trouvées chez des personnes qui développent une forme sporadique de cancer du côlon. De plus, il existerait un mécanisme possible favorisant, au lieu d'inhiber, la formation de tumeurs malignes. Ensemble, selon les chercheurs, ces résultats pourraient mener à de nouveaux moyens de dépister plus efficacement le cancer du côlon.
Les découvertes scientifiques décrivent un processus dans lequel ces bactéries envahissent la couche protectrice du côlon et s'associent pour créer un microenvironnement, complet avec des nutriments et tout ce dont les bactéries ont besoin pour survivre, qui induirait une inflammation chronique et des dommages subséquents à l'ADN. Comme le révèlent les chercheurs, les nouvelles découvertes sont fondées sur des recherches antérieures montrant que des souches particulières de bactéries peuvent envahir le mucus du côlon dans au moins la moitié des cas. les patients qui ont un cancer du côlon mais qui n'ont pas de prédisposition héréditaire à la maladie. Contrairement à la plupart des bactéries, qui ne dépassent pas la couche protectrice du mucus du côlon, ces communautés de bactéries qui envahissent le mucus forment un biofilm collant juste à côté des cellules épithéliales du côlon qui tapissent le côlon, d'où le cancer du côlon. Selon les chercheurs, ces communautés bactériennes peuvent éventuellement aider les cellules épithéliales à devenir cancéreuses.
Selon les chercheurs, environ 5% des cancers du côlon sont causés par un syndrome héréditaire appelé polypose adénomateuse familiale (PAF), dans lequel une mutation héréditaire déclenche une série de changements génétiques qui se développent au fil du temps et finissent par entraîner la transformation des cellules épithéliales en cellules malignes.
Afin d'étudier la relation entre les biofilms provoqués par les bactéries et la formation de cancer, les chercheurs ont examiné le tissu du côlon retiré de six patients atteints de PAF. Les tests ont révélé des sections inégales de biofilms répartis sur la longueur du côlon chez environ 70% des patients. Les chercheurs ont utilisé des sondes génétiques pour identifier les espèces bactériennes particulières et ont trouvé que les biofilms étaient principalement de deux types, Bacteroides fragilis et Escherichia coli, une découverte surprenante puisque le colon contient au moins 500 types de bactéries différents. Des tests sur 25 échantillons de côlon supplémentaires de patients PAF ont révélé que la souche B. fragilis était un sous-type, appelé ETBF, qui produit une toxine qui déclenche certaines voies oncogènes ou cancérigènes dans les cellules épithéliales du côlon et provoque une inflammation du côlon. La souche E. coli a produit une substance appelée colibactine (synthétisée par un ensemble de gènes dans le génome bactérien appelé l'îlot PKS), qui provoque des mutations de l'ADN. Selon les chercheurs, ce serait la combinaison de ces effets, exigeant la coexistence de ces deux bactéries, qui crée la tempête parfaite pour conduire le développement du cancer du côlon. Les deux types de bactéries colonisent généralement les jeunes enfants dans le monde entier, ce qui pourrait contribuer à l'augmentation du taux de cancer du côlon chez les jeunes.
Selon les chercheurs, la PAF est une maladie dévastatrice qui entraîne ultimement l'ablation chirurgicale du côlon, et leurs résultats pourraient indiquer des moyens nouveaux et moins invasifs de prévenir le cancer du côlon. De plus, selon ces derniers, ces mêmes approches pourraient être appliquées aux types sporadiques plus communs de cancer du côlon, qui se produisent sans une prédisposition familiale. Actuellement, la coloscopie pour surveiller la formation de tumeurs précancéreuses, appelées polypes, est la norme de soins. Si d'autres recherches démontrent que les biofilms se développent avant l'apparition des polypes, l'ajout d'une évaluation biofilm ou d'une identification des selles de certaines bactéries pourrait également permettre une intervention non chirurgicale plus précoce qui pourrait faire tomber les bactéries du côlon.
En utilisant un modèle de cancer du côlon chez la souris, les chercheurs ont découvert que les animaux dont les côlons étaient colonisés par une seule de ces espèces ont développé peu ou pas de tumeurs. Cependant, lorsque leurs colons ont été colonisés avec les deux espèces simultanément, ils ont développé de nombreuses tumeurs, suggérant ainsi une synergie entre les deux types de bactéries.
Les chercheur soulignent qu'ne étude antérieure, publiée en 2009 dans Nature Medicine, suggérait qu'un type unique de réponse immunitaire, produisant une protéine inflammatoire appelée IL-17, était la clé de la formation de tumeurs induites par l'ETBF. Selon ces derniers, il est important de noter que ce type de réponse immunitaire est distinct des types de réponses immunitaires antitumorales induites par les médicaments d'immunothérapie thérapeutique.
Afin de prouver l'importance de l'IL-17 dans les effets cancérigènes de la combinaison bactérienne, ils ont utilisé un modèle de souris dans lequel le gène de l'IL-17 a été génétiquement éliminé afin de ne pas produire d'IL-17 et de coloniser les souris. à la fois ETBF et PKS + E. coli. Contrairement aux animaux qui fabriquaient facilement de l'IL-17, les souris génétiquement modifiées ne formaient pas de tumeurs du côlon, confirmant l'importance de cette protéine dans le cancer du côlon bactérien. Cependant, en plus de l'IL-17, les chercheurs soulignent que les études ont révélé que l'ETBF digérait la couche de mucus, permettant à la PKS + E. coli d'adhérer en plus grand nombre à la muqueuse du côlon où les bactéries induisaient des dommages accrus à l'ADN.
Finalement, les résultats révèlent comment la toxine de l'ETBF incite le cancer du côlon à se développer. En observant les souris en laboratoire atteinte du cancer du côlon, les chercheurs ont colonisé les colons des animaux avec ETBF, puis effectué une série de tests pour surveiller les changements cellulaires et moléculaires qui en résultent.
Selon les chercheurs, leurs résultats ont révélé que la toxine de l'ETBF stimule une cascade d'événements qui favorisent l'inflammation du côlon qui se nourrit pour agir sur les cellules épithéliales du côlon. Tout d'abord, la toxine déclenche les cellules immunitaires du côlon pour produire l'IL-17. Cette molécule inflammatoire agit alors directement sur les cellules épithéliales du colon pour déclencher l'activation d'un complexe protéique impliqué dans la promotion de l'inflammation, connu sous le nom de NFkappaB. NFkappaB induit à son tour les cellules épithéliales du côlon à produire plusieurs molécules de signalisation qui recrutent plus de cellules immunitaires, appelées cellules myéloïdes, dans le côlon. Ces cellules immunitaires sont impliquées dans la réponse inflammatoire et sont connues pour favoriser la croissance tumorale. Ce processus aboutit à la formation de tumeurs dans le côlon.
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