Les bactéries qui se cachent dans les cellules cancéreuses peuvent affecter le traitement

Les cellules cancéreuses sont des refuges confortables pour les bactéries. Cette conclusion découle d'une étude rigoureuse de plus de 1, 000 échantillons de tumeurs de différents cancers humains. L'étude, dirigée par des chercheurs du Weizmann Institute of Science, trouvé des bactéries vivant à l'intérieur des cellules de tous les types de cancer - du cerveau au cancer des os en passant par le cancer du sein - et même identifié des populations uniques de bactéries résidant dans chaque type de cancer. La recherche suggère que comprendre la relation entre une cellule cancéreuse et son "mini-microbiome" peut aider à prédire l'efficacité potentielle de certains traitements ou peut indiquer, à l'avenir, aux moyens de manipuler ces bactéries pour améliorer les actions des traitements anticancéreux. Les résultats de cette étude ont été publiés dans Science et figurait sur la couverture.

Il y a plusieurs années, Le Dr Ravid Straussman du département de biologie cellulaire moléculaire de Weizmann a découvert des bactéries cachées dans les cellules tumorales pancréatiques humaines. Il a été démontré que les bactéries protègent les cellules cancéreuses des médicaments de chimiothérapie en « digérant » et en inactivant ces médicaments. Lorsque d'autres études ont également trouvé des bactéries dans les cellules tumorales, Le Dr Straussman et son équipe se sont demandé si un tel hébergement pouvait être la règle, plutôt que l'exception. Découvrir, Drs. Deborah Nejman et Ilana Livyatan du groupe de Straussman et le Dr Garold Fuks du département de physique des systèmes complexes de Weizmann ont travaillé avec une équipe mondiale d'oncologues et de chercheurs. Les travaux ont également été dirigés par le Dr Noam Shental du département de mathématiques et d'informatique de l'Université ouverte d'Israël.

L'équipe produirait finalement une étude détaillée décrivant, en haute résolution, les bactéries vivant dans ces cancers – cerveau, OS, Sein, poumon, ovaire, pancréas, colorectal, et la peau (mélanome). Ils ont découvert que chaque type de cancer abritait des bactéries, et que différents types de cancer abritent différentes espèces de bactéries. C'était les cancers du sein, cependant, qui avait la plus grande quantité et diversité de bactéries. Les scientifiques ont démontré que beaucoup plus de bactéries peuvent être trouvées dans les tumeurs du sein que dans le tissu mammaire normal entourant les tumeurs, et que certaines bactéries ont été trouvées préférentiellement dans le tissu tumoral plutôt que dans le tissu normal qui l'entoure.

Pour arriver à ces résultats, l'équipe a dû surmonter plusieurs défis. Pour un, la masse de bactéries dans un échantillon de tumeur est relativement faible, et les chercheurs ont dû trouver des moyens de se concentrer sur ces minuscules cellules dans les cellules. Ils devaient également éliminer toute contamination extérieure possible. À cette fin, ils ont utilisé des centaines de contrôles négatifs et créé une série de filtres informatiques pour éliminer les traces de toute bactérie qui aurait pu provenir de l'extérieur des échantillons de tumeur.

L'équipe a pu cultiver des bactéries directement à partir de tumeurs mammaires humaines, et les résultats ont prouvé que les bactéries trouvées dans ces tumeurs sont vivantes. La visualisation en microscopie électronique des bactéries a démontré qu'elles préfèrent se nicher à un endroit précis à l'intérieur des cellules cancéreuses :près du noyau cellulaire.

Différentes cellules pour différentes bactéries

L'équipe a également signalé que les bactéries peuvent être trouvées non seulement dans les cellules cancéreuses, mais dans les cellules immunitaires qui résident à l'intérieur des tumeurs. "Certaines de ces bactéries pourraient améliorer la réponse immunitaire anticancéreuse, tandis que d'autres pourraient le supprimer - une découverte qui peut être particulièrement pertinente pour comprendre l'efficacité de certaines immunothérapies, " dit le Dr Straussman. En effet, lorsque l'équipe a comparé les bactéries de groupes d'échantillons de mélanome, ils ont découvert que différentes bactéries étaient enrichies dans les tumeurs mélanomes qui ont répondu à l'immunothérapie par rapport à celles qui ont eu une mauvaise réponse.

Le Dr Straussman pense que l'étude peut également commencer à expliquer pourquoi certaines bactéries aiment les cellules cancéreuses et pourquoi chaque cancer a son propre microbiome typique :les différences se résument apparemment au choix des commodités offertes dans chaque type d'environnement cellulaire tumoral. C'est-à-dire, les bactéries peuvent vivre de certains métabolites qui sont surproduits ou stockés dans des types de tumeurs spécifiques. Par exemple, lorsque l'équipe a comparé les bactéries trouvées dans les tumeurs pulmonaires des fumeurs avec celles des patients qui n'avaient jamais fumé, ils ont trouvé des écarts. Ces différences sont ressorties plus clairement lorsque les chercheurs ont comparé les gènes des deux groupes de bactéries :ceux des cellules cancéreuses du poumon des fumeurs avaient beaucoup plus de gènes pour métaboliser la nicotine, toluène, phénol, et d'autres produits chimiques dans les cigarettes.

En plus de montrer que certains des cancers les plus courants abritent des populations uniques de bactéries au sein de leurs cellules, les chercheurs pensent que les méthodes qu'ils ont développées pour identifier les microbiomes caractéristiques de chaque type de cancer peuvent désormais être utilisées pour répondre à des questions cruciales sur les rôles que jouent ces bactéries :ou fournissent-ils un service à la cellule ? A quel stade s'installent-ils ? Comment favorisent-ils ou entravent-ils la croissance du cancer ? Quels effets ont-ils sur la réponse de la cellule aux traitements anticancéreux ?

Les tumeurs sont des écosystèmes complexes connus pour contenir, en plus des cellules cancéreuses, cellules immunitaires, cellules stromales, vaisseaux sanguins, nerfs, et bien d'autres composants, tout cela fait partie de ce que nous appelons le microenvironnement tumoral. Nos études, ainsi que des études d'autres laboratoires, démontrent clairement que les bactéries font également partie intégrante du microenvironnement tumoral. Nous espérons qu'en découvrant comment ils s'intègrent exactement dans l'écologie tumorale générale, nous pouvons trouver de nouvelles façons de traiter le cancer."

Dr Ravid Straussman, Département de biologie cellulaire moléculaire de Weizmann

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