Dans l’intestin, des dizaines de souches de bactéries exercent différents effets sur le système immunitaire qui, à leur tour, ont un impact sur notre santé : elles repoussent les agents pathogènes, aident à digérer les aliments et peut-être même influencent le comportement. Mais il est difficile de déterminer avec précision quelles bactéries exercent quels effets.
Une meilleure compréhension de ce processus pourrait conduire à un moyen efficace de traiter une multitude de maladies.
Pour avoir développé une méthode permettant de se concentrer sur les impacts des bactéries intestinales individuelles sur les cellules T, Kazuki Nagashima, chercheur principal à l'Université de Stanford, est le lauréat du prix NOSTER & Science Prix Microbiome, qui récompense les recherches innovantes menées par de jeunes chercheurs travaillant sur les attributs du microbiote susceptibles de guider les interventions thérapeutiques.
Les travaux de Nagashima ont montré que, contrairement à ce que l’on pensait, certaines cellules T de l’intestin peuvent interagir avec plusieurs bactéries.
« Cette découverte présente une opportunité thérapeutique pour fausser la réaction immunitaire intestinale [in therapeutically useful ways] », a déclaré Nagashima dans son essai primé.
« Pour le prix NOSTER/Science, 2024 a été une année véritablement exceptionnelle à plus d'un titre », a déclaré Caroline Ashle, rédactrice en chef de Science« Il est encourageant de voir une science d’une telle qualité produite par une nouvelle génération de jeunes scientifiques extrêmement motivés, qui réussissent à faire des recherches fantastiques malgré les énormes défis actuels. »
L'ouvrage primé de Nagashima, publié en Nature En 2023, il a fait suite à des efforts antérieurs visant à créer un microbiote intestinal humain synthétique à partir de zéro. « En règle générale, le microbiote intestinal humain ne peut pas être reproduit car il comporte de nombreuses souches », a-t-il déclaré. Mais lui et ses collègues ont réussi cet exploit en construisant un modèle composé des taxons les plus courants du microbiote intestinal humain. Il combinait 119 espèces de bactéries.
Lorsque les chercheurs ont donné le microbiome synthétique à des souris qui n’avaient pas leur propre microbiome, les souches bactériennes ont pris racine et sont restées stables, même lorsque les scientifiques ont introduit d’autres microbes.
Mais la question de savoir comment les cellules T intestinales interagissent avec l’ensemble du microbiome intestinal (toutes les différentes espèces bactériennes) reste ouverte.
Ainsi, après avoir contribué à construire le microbiome synthétique, Nagashima a rejoint ses collègues du laboratoire de Michael Fischbach de Stanford qui souhaitaient voir comment utiliser le modèle pour caractériser la réponse de l'intestin à cette communauté bactérienne massive.
Ils ont suivi un processus minutieux, en recherchant des signatures de stimulation du récepteur des cellules T (TCR) sur des bactéries individuelles. Jusqu'à présent, on pensait qu'un TCR devait reconnaître et être stimulé par une bactérie spécifique.
Pour approfondir cette question, Nagashima et ses collègues ont évalué les réponses des lymphocytes T de souris à chaque membre bactérien du microbiome intestinal synthétique. « Nous avons co-cultivé des lymphocytes T avec chaque souche de la communauté bactérienne, une à la fois », a-t-il expliqué.
Ils ont fait cela pour des centaines de souches de bactéries représentées dans l’intestin synthétique, en examinant les réponses individuelles des lymphocytes T.
« Cette méthode est bien plus efficace que ce qui a été fait jusqu'à présent pour tester la fonction des souches bactériennes », a déclaré Nagashima. « Nous pouvons désormais déterminer quelles bactéries induisent les lymphocytes T dans le contexte de centaines de souches. Il n'existait jusqu'à présent aucun moyen de le faire. »
En observant les réponses des lymphocytes T à chacune des souches, ils ont observé quelque chose d’intrigant. Contrairement à ce qui était attendu, certains lymphocytes T ont été stimulés par plusieurs souches bactériennes.
« Ce résultat ne concorde pas avec l'hypothèse selon laquelle un TCR est spécifique à une souche de la communauté », a déclaré Nagashima. « Au contraire, ce résultat suggère qu'un seul lymphocyte T peut reconnaître simultanément plusieurs souches bactériennes. »
Nagashima a surnommé ces cellules T les cellules T « à succès ». Des études plus poussées ont révélé qu'elles réagissent à de nombreuses bactéries parce qu'elles reconnaissent une partie de la surface de la bactérie – un antigène – qui semble similaire dans différentes souches bactériennes.
La compréhension du pouvoir de ces cellules T particulières, lorsqu’elles interagissent avec l’intestin, a des implications thérapeutiques, notamment pour l’amélioration des thérapies contre le cancer impliquant les cellules CAR T.
Cela pourrait également aider les scientifiques qui travaillent à ajouter ou à supprimer des souches bactériennes spécifiques pour obtenir des effets spécifiques sur la santé.
Cette année marque la cinquième édition du prix et je suis ravi de voir nos jeunes scientifiques poursuivre une fois de plus avec passion la recherche sur les thérapies basées sur le microbiome pour améliorer la santé humaine. Je suis ravi de voir comment le prix continue de favoriser les découvertes scientifiques visant à prévenir et à traiter de nombreuses maladies chroniques dans le monde.
Kohey Kitao, PDG de NOSTER Inc.
Lina Yao, scientifique chez Genentech, est finaliste du NOSTER & Science Prix du microbiome. Dans son essai intitulé « Les bactéries agissent comme architectes des modulateurs des cellules T de l'hôte utilisant les acides biliaires », elle parle de ses travaux visant à manipuler certaines voies bactériennes pour proposer de nouvelles approches thérapeutiques pour traiter les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin et d'autres troubles auto-immuns.
Brittany Needham est finaliste du NOSTER & Science Prix Microbiome pour son essai intitulé « Un métabolite microbien influence la myélinisation dans le cerveau ». Ses recherches ont permis de mieux comprendre l’impact des métabolites bactériens sur le cerveau, en particulier la myéline, une couche isolante sur les axones neuronaux. Ces résultats fourniront des cibles chimiques pour influencer le cerveau de manière thérapeutique via l’intestin.