Le cancer colorectal est la deuxième cause de décès du cancer dans le monde. S'il est détecté tôt, il peut être traité efficacement, mais le coût et l'inconfort des coloscopies – la principale méthode de diagnostic actuellement utilisée – entraînent souvent un diagnostic retardé. À l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatique, une équipe de l'Université de Genève (UNIGE) a identifié pour la première fois toutes les bactéries intestinales humaines à un niveau de détail qui permet de comprendre l'importance physiologique des différents sous-groupes microbiens. Cet inventaire a ensuite été utilisé pour détecter la présence d'un cancer colorectal selon les bactéries présentes dans des échantillons de selles simples, un outil de dépistage non invasif et à faible coût. Les applications potentielles sont vastes, allant du diagnostic des autres cancers à une meilleure compréhension des liens entre le microbiote intestinal et la santé. Ces résultats sont publiés dans Hôte de cellule et microbe.
Le cancer colorectal est souvent diagnostiqué à un stade avancé lorsque les options de traitement sont limitées. Cela souligne la nécessité d'outils de diagnostic plus simples et moins invasifs, en particulier face à une augmentation encore inexpliquée des cas chez les jeunes adultes. Bien qu'il soit connu depuis longtemps que le microbiote intestinal joue un rôle dans le développement du cancer colorectal, la traduction de ces résultats en pratique clinique s'est révélée difficile. En effet, différentes souches des mêmes espèces bactériennes peuvent avoir des effets opposés, certains favorisant la maladie et d'autres n'ont aucun effet.
« Au lieu de s'appuyer sur l'analyse des différentes espèces composant le microbiote, qui ne capture pas toutes les différences significatives, ni des souches bactériennes, qui varient considérablement d'un individu à l'autre, nous nous sommes concentrés sur un niveau intermédiaire du microbiote, le sous-espèce », explique Mirko Trajkovski, le Fond de la physiologie des cellules et du Metabolis de la médecine, qui a dirigé cette recherche. « La résolution des sous-espèces est spécifique et peut saisir les différences dans le fonctionnement des bactéries et contribue à des maladies, y compris le cancer, tout en restant suffisamment en général pour détecter ces changements entre différents groupes d'individus, de populations ou de pays. »
Avec l'aide de l'apprentissage automatique
La première étape a été d'analyser d'énormes quantités de données. « En tant que bioinformaticien, le défi était de proposer une approche innovante pour l'analyse des données de masse », se souvient Matija Trickovic, doctorant en laboratoire de Mirko Tracovski et premier auteur de cette étude. « Nous avons réussi à développer le premier catalogue complet de la sous-espèce de microbiote intestinal humain, ainsi qu'une méthode précise et efficace pour l'utiliser à la fois pour la recherche et la clinique. »
En combinant ce catalogue avec les données cliniques existantes, les scientifiques ont développé un modèle qui peut prédire la présence d'un cancer colorectal uniquement basé sur les bactéries présentes dans des échantillons de selles.
Bien que nous ayons confiance en notre stratégie, les résultats étaient frappants. Notre méthode a détecté 90% des cas de cancer, un résultat très proche du taux de détection de 94% atteint par les coloscopies et mieux que toutes les méthodes de détection non invasives actuelles. «
Matija Trickovic, premier auteur
En intégrant plus de données cliniques, ce modèle pourrait devenir encore plus précis et correspondre à la précision de la coloscopie. Il pourrait devenir un outil de dépistage de routine et faciliter la détection précoce du cancer colorectal, qui serait ensuite confirmé par coloscopie mais uniquement dans un groupe sélectionné de patients.
Un nouveau monde d'applications
Un premier essai clinique est mis en place en collaboration avec les hôpitaux de l'Université de Genève (HUG) pour déterminer plus précisément les étapes du cancer et les lésions qui peuvent être détectées. Cependant, les applications vont au-delà du cancer colorectal. En étudiant les différences entre les sous-espèces de la même espèce bactérienne, les chercheurs peuvent désormais identifier les mécanismes d'action par lesquels le microbiote intestinal influence la santé humaine. « La même méthode pourrait bientôt être utilisée pour développer des outils de diagnostic non invasifs pour un large éventail de maladies, le tout basé sur une seule analyse de microbiote », conclut Mirko Trajkovski.
