Une nouvelle analyse établit des signatures microbiennes mondiales pour le cancer colorectal

On sait depuis longtemps que les cancers surviennent en raison d'expositions environnementales telles qu'une mauvaise alimentation ou le tabagisme. Dernièrement, les microbes vivant dans et sur notre corps sont entrés en scène en tant qu'acteurs clés :alors que le cancer de l'estomac peut être causé par une seule espèce bactérienne, Helicobacter pylori, le rôle que jouent les microbes intestinaux dans le développement du cancer colorectal - le troisième cancer le plus répandu dans le monde - est moins clair. Pour déterminer leur influence, les études d'association visent à cartographier en quoi les microbes colonisant l'intestin des patients atteints de cancer colorectal sont différents de ceux qui habitent les sujets sains.

Chercheurs de l'EMBL, l'Université de Trente, et leurs collaborateurs internationaux ont maintenant analysé plusieurs études d'association de microbiomes existantes sur le cancer colorectal ainsi que des données nouvellement générées. Leurs méta-analyses établissent des changements du microbiome spécifiques à la maladie qui sont globalement robustes - cohérents dans sept pays sur trois continents - malgré les différences d'environnement, alimentation et style de vie. Leur étude a été publiée aujourd'hui dans Médecine naturelle .

Georg Zeller du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) à Heidelberg, Allemagne :« Nous avons utilisé une analyse rigoureuse de l'apprentissage automatique pour identifier les signatures microbiennes du cancer colorectal. Nous avons validé ces signatures aux stades précoces du cancer et dans plusieurs études, afin qu'ils puissent servir de base à un futur dépistage non invasif du cancer."

Nicola Segata de l'Université de Trente en Italie :« Nous avons non seulement établi un panel de microbes intestinaux associés au cancer colorectal à travers les populations, mais ont également trouvé des signatures dans le métabolisme microbien qui ont un pouvoir prédictif similaire. Ceux-ci permettront de nouvelles recherches visant à comprendre comment les microbes intestinaux peuvent contribuer de manière causale au développement du cancer. »

L'étude menée par les scientifiques de l'EMBL se concentre sur un processus dans lequel certaines bactéries intestinales transforment les acides biliaires qui font partie de nos sucs digestifs en métabolites qui peuvent être cancérigènes. L'étude connexe de l'Université de Trente montre comment certaines classes de bactéries dégradent la choline, un nutriment essentiel contenu dans la viande et d'autres aliments, et le transformer en un métabolite potentiellement dangereux. Il a déjà été démontré que ce métabolite augmente le risque de maladie cardiovasculaire, et peut maintenant également être lié au cancer colorectal.

L'un des enjeux des études métagénomiques, qui sont basés sur le matériel génétique de microbes dans des échantillons environnementaux tels que les selles, est de lier des fragments génétiques aux divers organismes microbiens auxquels ils appartiennent. L'objectif de cette tâche de profilage taxonomique est d'identifier et de quantifier les espèces bactériennes présentes dans l'échantillon. "Malgré des approches différentes dans le profilage taxonomique et l'analyse statistique, nos études sont parvenues à des conclusions très similaires, " déclare Peer Bork, chef du groupe EMBL, "ce qui en fait l'un des cas les plus prometteurs pour les diagnostics basés sur le microbiome à ce jour."

"En route pour caractériser pleinement le microbiome intestinal humain pour des études d'association"

Dans le panel de marqueurs microbiens reproductibles associés au cancer colorectal qui ont été établis, il y a deux bactéries précédemment liées, comme Fusobacterium nucleatum, et de nouvelles espèces et gènes microbiens. « Dans l'analyse des données métagénomiques, le rôle clé est joué par l'analyse computationnelle. Nous avions besoin de développer des algorithmes pour identifier les microbes à très haute résolution et précision, " dit Segata qui a dirigé l'étude à l'Université de Trente. "Le gène qui dégrade la choline dans un métabolite potentiellement dangereux est un bon exemple. Ce gène est fréquemment porté dans le microbiome intestinal par une espèce bactérienne qui n'a pas de nom et que nous avons découverte dans un autre travail plus tôt cette année."

Dans cet autre travail publié dans la revue Cell, Segata et son groupe ont identifié - via la métagénomique - plusieurs centaines d'espèces microbiennes répandues dans le microbiome intestinal mais restées jusqu'à présent inexplorées à l'aide d'outils expérimentaux standard. "La poursuite de cet effort pour découvrir pleinement la diversité du microbiome intestinal peut conduire à trouver des associations supplémentaires de membres du microbiome avec d'autres maladies humaines."

Augmenter encore la taille des cohortes et la diversité de la population

Les études ont également révélé que le nombre et la taille des cohortes incluses dans la méta-analyse étaient essentiels pour établir la forte association entre le microbiome intestinal et le cancer colorectal. "Le microbiome intestinal dépend fortement de facteurs tels que l'alimentation, mode de vie, et environnement, " poursuit Segata, « et prendre en compte des populations géographiquement et culturellement diverses est donc nécessaire pour obtenir des signatures microbiennes qui sont en effet globalement associées au cancer colorectal. » Cela signifie également que le fait d'inclure davantage d'échantillons métagénomiques provenant de populations sous-représentées et d'approcher la taille de l'échantillon de certaines études génétiques humaines actuelles peut encore améliorer l'association et mieux piloter les futures stratégies diagnostiques et thérapeutiques basées sur le microbiome pour le cancer colorectal.

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