Dans les années récentes, le microbiote - la communauté de bactéries et autres micro-organismes qui vivent sur et dans le corps humain - a retenu l'attention des scientifiques et du public, en partie parce qu'il est devenu plus facile à étudier. Il a été lié à de nombreux aspects de la santé humaine.
Une équipe multidisciplinaire du Memorial Sloan Kettering a montré pour la première fois que le microbiote intestinal façonne directement la composition du système immunitaire humain.
Spécifiquement, leurs recherches ont démontré que la concentration de différents types de cellules immunitaires dans le sang changeait en fonction de la présence de différentes souches bactériennes dans l'intestin.
Les résultats de leur étude, qui a utilisé plus de dix ans de données collectées auprès de plus de 2, 000 malades, est publié le 25 novembre, 2020, dans La nature .
« La communauté scientifique avait déjà accepté l'idée que le microbiote intestinal était important pour la santé du système immunitaire humain, mais les données qu'ils ont utilisées pour faire cette hypothèse provenaient d'études animales, " déclare Joao Xavier, biologiste des systèmes du Sloan Kettering Institute, co-auteur principal de l'article avec son ancien postdoctorant Jonas Schluter, qui est maintenant professeur adjoint à NYU Langone Health. « Chez MSK, nous avons une opportunité remarquable de suivre l'évolution de la composition du microbiote chez les personnes traitées pour des cancers du sang, " ajoute le Dr Xavier.
Les données utilisées dans l'étude provenaient de personnes ayant reçu des greffes allogéniques de cellules souches et de moelle osseuse (GMO). Après une forte chimiothérapie ou radiothérapie est utilisée pour détruire les cellules sanguines cancéreuses, le système hématopoïétique du patient est remplacé par des cellules souches provenant d'un donneur.
Pendant les premières semaines jusqu'à ce que les cellules sanguines du donneur - y compris les globules blancs qui composent le système immunitaire - se soient établies, les patients sont extrêmement vulnérables aux infections. Pour les protéger pendant cette période, les patients reçoivent des antibiotiques.
Mais beaucoup de ces antibiotiques ont pour effet secondaire indésirable de détruire le microbiote sain qui vit dans l'intestin, permettant à des souches dangereuses de prendre le dessus. Lorsque le système immunitaire du patient s'est reconstitué, les antibiotiques sont arrêtés, et le microbiote intestinal commence lentement à repousser.
« Les récupérations parallèles du système immunitaire et du microbiote, tous deux endommagés puis restaurés, nous offre une occasion unique d'analyser les associations entre ces deux systèmes, " dit le Dr Schluter.
Depuis plus de dix ans, les membres du service BMT de MSK ont régulièrement collecté et analysé des échantillons de sang et de selles de patients tout au long du processus de BMT. L'ADN bactérien a été traité par le personnel du Lucille Castori Center for Microbes de MSK, Inflammation, et Cancer, qui a joué un rôle clé dans la création de l'ensemble de données massif sur le microbiote.
Notre étude montre que nous pouvons apprendre beaucoup des selles - des échantillons biologiques qui seraient littéralement jetés dans les toilettes. Le résultat de leur collecte est que nous avons un ensemble de données unique avec des milliers de points de données que nous pouvons utiliser pour poser des questions sur la dynamique de cette relation ."
Joao Xavier, Co-auteur principal de l'étude et biologiste des systèmes, Institut Sloan Kettering
Cet effort plus large a été mené par Marcel van den Brink, Chef de la division des hémopathies malignes, et une équipe de spécialistes des maladies infectieuses, médecins BMT, et scientifiques. "Pour un bon nombre de patients, nous avons collecté des échantillons quotidiens afin de pouvoir vraiment voir ce qui se passait au jour le jour, " dit le Dr van den Brink. " Les changements dans le microbiote sont rapides et dramatiques, et il n'y a presque aucun autre cadre dans lequel vous pourriez les voir."
Des recherches antérieures utilisant des échantillons collectés à partir de ce travail ont examiné comment le microbiote intestinal affecte la santé des patients pendant le processus de BMT.
Une étude publiée en février 2020 a rapporté qu'avoir une plus grande diversité d'espèces dans le microbiote intestinal est associé à un risque de décès plus faible après un BMT.
Il a également constaté que le fait d'avoir une plus faible diversité de microbiote avant la greffe entraînait une incidence plus élevée de maladie du greffon contre l'hôte, une complication potentiellement mortelle dans laquelle les cellules immunitaires du donneur attaquent les tissus sains.
La banque de données créée par l'équipe MSK contient des détails sur les types de microbes qui vivent dans les intestins des patients à différents moments. L'équipe de calcul, y compris les Drs. Schluter et Xavier, puis utilisé des algorithmes d'apprentissage automatique pour extraire les dossiers de santé électroniques à la recherche de données significatives.
Les données des dossiers médicaux comprenaient les types de cellules immunitaires présentes dans le sang, des informations sur les médicaments que les patients ont reçus, et les effets secondaires ressentis par les patients. "Cette recherche pourrait éventuellement suggérer des moyens de rendre les BMT plus sûres en régulant plus étroitement le microbiote, " dit le Dr van den Brink.
L'analyse d'autant de données était une entreprise énorme. Dr Schluter, qui à l'époque était stagiaire postdoctoral dans le laboratoire du Dr Xavier, développé de nouvelles techniques statistiques pour cela.
"Parce que les expériences avec les gens sont souvent impossibles, il nous reste ce que nous pouvons observer, " dit le Dr Schluter. " Mais parce que nous avons tellement de données collectées sur une période de temps où le système immunitaire des patients ainsi que le microbiome changent radicalement, nous pouvons commencer à voir des modèles. Cela nous donne un bon départ pour comprendre les forces que le microbiote exerce sur la reconstruction du système immunitaire. »
"Le but de cette étude n'était pas de dire si certains types de microbes sont "bons" ou "mauvais" pour le système immunitaire, " explique le Dr Xavier, ajoutant que ce sera un axe de recherche future. "C'est une relation compliquée. Les sous-types de cellules immunitaires que nous voudrions augmenter ou diminuer varient d'un jour à l'autre, en fonction de ce qui se passe d'autre dans le corps. Ce qui est important, c'est que nous ayons maintenant un moyen d'étudier cet écosystème complexe. »
Les chercheurs disent qu'ils prévoient également d'appliquer leurs données à l'étude du système immunitaire chez les patients recevant d'autres traitements contre le cancer.
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