Étude : De l'obésité au cancer : mécanismes du microbiome intestinal, biomarqueurs et stratégies de santé publique aux États-Unis. Crédit d’image : Générateur d’IA Shutterstock/Shutterstock.com
Une revue récente publiée dans Oncoscience révèle que le microbiome intestinal sert à la fois de biomarqueur et de cible thérapeutique dans des maladies comme l'obésité, le syndrome métabolique et le cancer colorectal (CRC).
Sommaire
Le rôle du microbiome intestinal dans les maladies courantes
Le syndrome métabolique, l'obésité et le CCR comptent parmi les problèmes de santé les plus courants aux États-Unis. Les estimations actuelles suggèrent que 40 % des adultes américains sont actuellement obèses, ce qui augmente leur risque de maladies cardiovasculaires, de diabète de type 2 et de cancer.
Le CCR est la deuxième cause de décès par cancer aux États-Unis et est fortement associé à des facteurs alimentaires et liés au mode de vie. L'obésité et le CCR sont des sources majeures de dépenses de santé et de mortalité, soulignant ainsi le besoin urgent d'approches efficaces pour prévenir et gérer ces maladies au sein de diverses populations américaines.
Le microbiome intestinal est constitué de bactéries, d’archées, de champignons et de virus qui habitent le tube digestif des humains et des animaux. Ces micro-organismes intestinaux jouent un rôle crucial dans le métabolisme, l’immunité et la carcinogenèse de l’hôte, une dysbiose intestinale étant souvent observée dans les cas d’obésité, d’inflammation chronique de bas grade et de résistance à l’insuline.
Les études de suivi sur la santé des infirmières et des professionnels de la santé ont révélé que des signatures microbiennes spécifiques sont en corrélation avec le risque de CCR et les phénotypes d'obésité. De même, l’Enquête nationale sur la santé et la nutrition (NHANES) a établi le rôle de la composition microbienne intestinale dans la santé métabolique.
Aperçus mécanistes de l’impact du microbiome intestinal sur le risque de maladie
Les analyses métagénomiques ont révélé que le microbiome intestinal des personnes obèses présente une capacité métabolique accrue à récupérer l’énergie de polysaccharides autrement indigestes. Néanmoins, en raison de l’hétérogénéité des microbiomes humains dans diverses origines alimentaires, ethniques et géographiques, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour établir des modèles microbiens universels et spécifiques à une population liés à l’obésité.
Les métabolites microbiens, en particulier les acides gras à chaîne courte (AGCC) comme le butyrate, l'acétate et le propionate, sont impliqués dans la santé métabolique. Les SCFA améliorent la fonction de barrière intestinale, régulent l'appétit et modulent la sensibilité à l'insuline via des récepteurs couplés aux protéines G, avec des altérations des profils SCFA en corrélation avec la lipogenèse et une altération de l'intégrité de la barrière intestinale.
La dysbiose microbienne favorise l'endotoxémie en augmentant l'abondance de bactéries pathogènes à Gram négatif et les taux de lipopolysaccharides (LPS) circulants. L’induction concomitante de la signalisation du récepteur Toll-like 4 (TLR4) améliore également la résistance à l’insuline dans les tissus adipeux et hépatiques.
L'activation chronique du LPS, des TLR, de la flagelline, de la protéine kinase activée par un mitogène (MAPK) et du facteur nucléaire kappa-light-chain-enhancer des cellules B activées (NF-κB) facilite la sécrétion de cytokines proinflammatoires, qui maintiennent un microenvironnement pro-tumorigène. De plus, les SCFA, en particulier le butyrate, agissent comme des inhibiteurs de l'histone désacétylase (HDAC), modulant ainsi la transcription des gènes.
De nombreuses études ont mis en évidence le double rôle des métabolites microbiens dans la prévention et la promotion de la mutagenèse. Alors que le butyrate favorise l'apoptose des cellules cancéreuses et soutient l'intégrité de la barrière épithéliale dans les tissus sains, la colibactine, produite par certains Escherichia coli espèce, provoque des cassures de brins d’ADN et favorise la mutagenèse.
Des études récentes basées aux États-Unis ont combiné des données métagénomiques, métabolomique et transcriptomique pour établir le rôle des voies microbiennes fonctionnelles et de la composition taxonomique dans diverses maladies. Les stratégies multi-omiques ont joué un rôle essentiel dans le développement de diagnostics basés sur le microbiome et de stratégies de prévention personnalisées. Les chercheurs ont combiné les dossiers de santé électroniques avec des données multi-omiques pour prédire le risque de maladie, transformant ainsi les approches de dépistage et de prévention.
Outre la composition microbienne et la génétique de l’hôte, des facteurs environnementaux tels que la pollution de l’air, ainsi que l’alimentation, les habitudes tabagiques, les habitudes de sommeil, les activités physiques et d’autres facteurs liés au mode de vie influencent de manière significative le microbiome et les mécanismes pathologiques associés. Une compréhension claire de ces modificateurs permet aux chercheurs et aux cliniciens de concevoir des stratégies de prévention personnalisées plus efficaces liées à la science du microbiome et à la santé environnementale.
L'épidémiologie pathologique moléculaire (MPE) est un cadre intégrateur puissant qui combine la pathologie moléculaire avec des approches épidémiologiques et bioinformatiques pour comprendre l'hétérogénéité des maladies entraînée par les interactions entre le mode de vie, les facteurs environnementaux et génétiques. Auparavant, le MPE a été intégré à des études sur le cancer gastro-intestinal et colorectal pour étudier comment les signatures microbiennes, les marqueurs immunitaires et les profils mutationnels influencent les résultats biologiques et la réponse thérapeutique.
Potentiel diagnostique et thérapeutique des microbes intestinaux
Le profilage du microbiome basé sur les selles est un outil de diagnostic puissant pour détecter le CCR en fonction de la présence de Fusobactérie nucléatumproducteur de colibactine Escherichia coli, et entérotoxinogène Bacteroides fragilis. En fait, l’intégration de marqueurs microbiens aux tests immunochimiques fécaux (FIT) a considérablement amélioré le diagnostic du CCR à un stade précoce.
Des études cliniques ont montré que l'utilisation de souches probiotiques spécifiques, notamment Bifidobactérie et Lactobacilles, a conduit à des améliorations de la sensibilité à l’insuline et à une réduction de l’inflammation liée à l’obésité et au syndrome métabolique. L'inuline et l'amidon résistant sont des prébiotiques qui favorisent la croissance de taxons bénéfiques, notamment ceux qui sécrètent du butyrate aux propriétés anticancérigènes.
La dysbiose intestinale peut être restaurée grâce à une transplantation de microbiote fécal (FMT). Plus récemment, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé pour la première fois le traitement thérapeutique basé sur le microbiote RBX2660 (Rebyota®) pour prévenir les récidives. Clostridium difficile infection.
Les chercheurs évaluent actuellement l'innocuité et l'efficacité des probiotiques conçus pour l'oncologie et les troubles métaboliques. Des études précliniques indiquent le potentiel de la thérapie bactériophage ciblant les taxons associés au CCR, comme Fusobactérie nucléatum.
Défis et perspectives d’avenir
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour traduire les thérapies basées sur le microbiote dans la pratique clinique et de santé publique. Le manque de méthodologies standardisées dans la recherche sur le microbiome limite la reproductibilité et les comparaisons entre études. Pour surmonter ces défis, de nouvelles approches telles que le National Microbiome Data Collaborative ont vu le jour pour harmoniser les normes de données, ce qui pourrait accélérer la traduction en milieu clinique.
À l’avenir, les études de cohortes longitudinales à grande échelle devront intégrer des données sur le microbiome, l’alimentation et le mode de vie pour clarifier les relations temporelles. Les algorithmes cliniques intégrant des caractéristiques du microbiome sont également cruciaux pour valider diverses populations américaines. Les technologies avancées telles que l’intelligence artificielle (IA) et les modèles d’apprentissage automatique peuvent également être utilisées pour combiner les données sur le microbiome, le génome de l’hôte et le métabolisme afin de prédire efficacement le risque de maladie.
