Stephanie Culler, ingénieure en chimie, n'avait que 13 ans lorsque ses deux grands-mères sont décédées des suites d'un cancer. Il est difficile pour un jeune adolescent de faire face au hasard cruel de la maladie, mais Culler a été encore plus confus par une affiche de la Société américaine du cancer sur le réfrigérateur de ses parents.
«Ces bons choix alimentaires peuvent vous aider à vous protéger contre certains cancers», lisez l'affiche accompagnant 30 fruits et légumes magnifiquement photographiés.
Mais les grand-mères de Culler, l'une qui souffrait d'un cancer du poumon et l'autre du cancer du côlon, mangeaient déjà la plupart de ces aliments. En fait, sa grand-mère maternelle, une immigrée d’Iran, restait fidèle à la cuisine perse traditionnelle consistant en des salades hachées, des légumes grillés et des grenades qui rivaliseraient avec tout régime américain dans une véritable gloire anti-oxydante. Son régime alimentaire comprenait également des aliments fermentés respectueux des intestins, tels que du yaourt fait maison et des légumes au vinaigre. Pour autant que Culler puisse le dire à l'époque, ses grand-mères auraient dû être épargnées.
L'affiche sur le frigo de la famille Culler et le lien suggéré entre régime alimentaire et cancer permettraient de l'emmener dans un laboratoire de la division de démarrage de Johnson & Johnson, JLABS, où elle séquencera génétiquement des échantillons de selles. Culler et d'autres chercheurs en oncologie espèrent répondre à l'une des questions les plus pressantes de la recherche actuelle sur le cancer: la qualité et la diversité des bactéries intestinales humaines déterminent-elles si les patients répondront avec succès au traitement du cancer?
«Lorsque nous avons examiné les selles de patients atteints de cancer du sein et du poumon, nous avons découvert qu’il n’existait pas de bactéries importantes dans le microbiome», explique Culler. L'absence de certains microbes intestinaux, principalement des bactéries Firmicutes, pourrait expliquer pourquoi les inhibiteurs immunitaires des points de contrôle, médicaments bloquant les protéines favorables au cancer et facilitant la réponse du système immunitaire aux cellules cancéreuses, ne fonctionnent pas chez certains patients. "Nous pensons que ces bactéries sont importantes pour que le système immunitaire puisse réagir à ces médicaments", a déclaré Culler.
Aux côtés de son collègue ingénieur chimiste Steve Van Dien, Culler a cofondé Persephone Biome à l'été 2017 pour étudier la relation entre les bactéries intestinales et le cancer. Nommée en l'honneur de Persephone, la déesse grecque de la végétation qui apparaît au printemps et redescend dans le monde souterrain après la récolte, la société Culler se prépare à des essais cliniques visant à tester des microbes intestinaux spécifiques pour voir s'ils améliorent la fonction des inhibiteurs de patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules. (Un deuxième produit portera sur la thérapie cellulaire CAR-T, qui utilise les propres cellules immunitaires de patients génétiquement modifiées pour traiter leur cancer.)
«Notre objectif est de créer des thérapies pour convertir les non-répondeurs en répondeurs», explique Culler, se référant aux patients qui répondent ou non aux inhibiteurs de point de contrôle. Son entreprise espère créer un mélange de bactéries intestinales sélectionnées pouvant être consommées sous forme de comprimés pour soigner les microbiomes des patients, qui peuvent être endommagés par les antibiotiques et une mauvaise alimentation, comme elle a récemment évoqué lors d'une conférence au TEDx San Diego.
«Même les personnes en bonne santé peuvent être privées de ces microbes intestinaux, mais les patients cancéreux et les personnes dont le système immunitaire est compromis ont plus de chances de les manquer», explique Culler. "Nous voulons leur rendre."
Bien que l'on pense que 70% au moins des cellules immunitaires résident dans l'intestin - souvent appelé le «second cerveau», les scientifiques ne se sont intéressés particulièrement au microbiome humain qu'en 2005. Un article novateur publié cette année suggérait que les souris obèses avaient des bactéries intestinales que les souris minces. Depuis lors, les chercheurs ont exploré l’idée d’échanger les bactéries intestinales humaines et ont même utilisé des greffes de microbiote fécal (souvent appelées «pilules de caca», bien qu’elles soient habituellement administrées sous forme liquide) pour traiter avec succès les personnes souffrant de maladie intestinale inflammatoire. . (Cependant, ils n'ont pas encore mis au point un supplément de perte de poids en transférant les bactéries des personnes en coupe enviables au ventre des masses grasses.)
Au cours de la dernière décennie, de nombreuses recherches ont été consacrées à l'analyse du rôle du microbiome dans tous les domaines, de la dépression à l'autisme en passant par la maladie de Parkinson. L'étude du microbiome peut aider à déterminer quels patients sont susceptibles de réagir à différents médicaments pour le traitement de la douleur et du coeur, selon Rob Knight, directeur fondateur du Center for Microbiome Innovation de l'Université de Californie à San Diego. «Nous sommes extrêmement intéressés par l’interaction entre la nourriture, les médicaments et le microbiome intestinal», a déclaré Knight, qui a également cofondé le projet américain Gut, un effort citoyen qui a permis de recueillir des échantillons de selles de plus de 11 300 participants dans 42 pays.
Alors que le lien entre les bactéries intestinales et la santé devient plus clair, les scientifiques ont du mal à manipuler avec succès le microbiome en tant que forme de traitement. «Nous savons plus que jamais sur l’influence du microbiome sur les maladies chroniques», explique-t-il, «mais nous ne savons pas encore comment changer votre microbiome dans une direction particulière.» (Les chercheurs conviennent toutefois que les probiotiques ne sont pas '. Certaines personnes pensent qu’elles le sont.)
L'année dernière, trois articles de recherche publiés dans Science ont bouleversé le domaine du cancer en montrant qu'il serait possible de manipuler le microbiome pour influer sur les réponses au traitement. Dans une série d'expériences interspécifiques «homme-rencontre-souris», une équipe française a transplanté des bactéries intestinales humaines chez des souris de patients cancéreux traités avec succès et de patients n'ayant pas répondu aux inhibiteurs de point de contrôle. Deux semaines après l’introduction de la nouvelle bactérie dans les intestins des rongeurs, les chercheurs ont injecté des cellules cancéreuses et des inhibiteurs de point de contrôle tous les trois jours pendant deux semaines supplémentaires. Les médicaments ont permis de réduire les tumeurs chez les souris ayant reçu la bactérie humaine de patients cancéreux traités avec succès, alors que les médicaments n’étaient pas efficaces chez les souris ayant reçu la bactérie d’êtres humains n'ayant pas répondu au traitement.
Des équipes de l’Université de Chicago et du MD Anderson Cancer Center de l’Université du Texas à Houston ont mené des expériences similaires en utilisant des microbes intestinaux de patients atteints d’un mélanome métastatique qui répondaient bien aux inhibiteurs du point de contrôle. Ces souris se sont améliorées aussi. «En gros, nous avons inséré un petit tube dans l'œsophage de la souris et ajouté l'échantillon de caca. Il a reconstitué l'intestin de la souris afin qu'il contienne maintenant les microbes du patient », explique Deepak Gopalakrishnan, chercheur postdoctoral et auteur principal de l'étude MD Anderson.
La prochaine étape concerne les essais cliniques sur les humains. L'équipe de MD Anderson étudie la possibilité de donner aux patients la bactérie intestinale manquante sous la forme de spores (qui ne doivent pas être congelées comme des matières fécales) par des donneurs dotés d'un microbiome favorable. Un autre volet de l’essai consistera à tester des pilules de crottes fabriquées à partir des bactéries de survivants du cancer dont les tumeurs ont disparu après la prise d’inhibiteurs de point de contrôle. Les chercheurs suivent également les modes de vie des patients, notamment les produits et la consommation de fibres, afin de faire le lien entre les taux de réponse aux médicaments anticancéreux, la diversité intestinale et le régime alimentaire.
«Nous savons que l’alimentation est importante, mais tout le monde veut savoir quelle est la sauce secrète pour changer le microbiome afin de mieux réagir au traitement du cancer», déclare Jennifer Wargo, professeure de chirurgie et de médecine génomique à l’Université du Texas, coauteur de examen de la science du microbiome le mois dernier. "Nous ne le savons tout simplement pas encore."
Culler non plus, qui se demande toujours pourquoi sa grand-mère n’a pas répondu aux traitements de chimiothérapie disponibles au milieu des années 90. Cependant, elle espère que les mêmes outils de séquençage génétique qui permettent de scruter notre caca et d’étudier les souches de bactéries fourniront également un moyen de mieux diagnostiquer les tumeurs et de choisir les bons traitements.
Pendant ce temps, Culler rejoint un groupe de chercheurs qui tentent d'attirer l'attention sur le principal obstacle à leur recherche: le manque d'échantillons de selles. Les scientifiques ont besoin de dons de patients atteints de cancer, de survivants du cancer, de personnes ayant des antécédents familiaux de cancer et de tous les autres. «Je suis toujours surpris de la difficulté d'obtenir des échantillons», déclare Culler. «Les gens pensent que c'est dégoûtant et sont gênés. Mais je suis reconnaissant pour l'acceptation culturelle de l'emoji de merde qui l'a déstigmatisé. ”
Culler a même lancé «Poop for the Cure», un projet de recherche proposant des cartes-cadeaux Visa d'une valeur de 50 $ pour les échantillons. «Espérons qu’il y aura un jour où la collecte des selles sera aussi courante que la collecte de sang. Jusque-là, nous avons besoin de tout le monde pour aider. "
