Alors que plusieurs études récentes ont suggéré que l’efficacité des immunothérapies du cancer dépendait aussi du microbiote intestinal du patient, ces chercheurs du Wake Forest Baptist (Caroline du Nord) créent un système organoïde modèle de la tumeur du patient, qui va permettre d’étudier les effets bactériens sur l'immunothérapie. Cette « tumor-on-a-chip » vient d’être présentée dans les Scientific Reports.
Les chercheurs du Wake Forest Institute utilisent un système organoïde tumoral pour examiner les effets des métabolites sécrétés par les bactéries sur un type d’immunothérapie spécialisée dite « de blocage du point de contrôle immunitaire », qui apparaît de plus en plus prometteur pour le traitement du cancer. Cependant, il reste essentiel de pouvoir identifier les patients qui n’y répondent pas ou vont développer une résistance au traitement au fil du temps.
Les points de contrôle immunitaires font naturellement partie du système immunitaire. Ils s'engagent lorsque les protéines à la surface des cellules immunitaires, appelées cellules T, reconnaissent et se lient aux protéines partenaires sur d'autres cellules, y compris les cellules tumorales. Lorsque cela se produit, un signal « off » est envoyé aux lymphocytes T et empêche le système immunitaire de détruire les cellules cancéreuses. Les médicaments d'immunothérapie bloquent l'envoi de la liaison et du signal « off » afin que les lymphocytes T puissent faire leur travail et tuer les cellules cancéreuses.
Un mini-laboratoire sur puce pour prédire la réponse à l'immunothérapie
Les chercheurs du Wake Forest Institute utilisent un système organoïde tumoral pour examiner les effets des métabolites sécrétés par les bactéries sur un type d’immunothérapie spécialisée dite « de blocage du point de contrôle immunitaire », qui apparaît de plus en plus prometteur pour le traitement du cancer. Cependant, il reste essentiel de pouvoir identifier les patients qui n’y répondent pas ou vont développer une résistance au traitement au fil du temps.
Les points de contrôle immunitaire font naturellement partie du système immunitaire. Ils s'engagent lorsque les protéines à la surface des cellules immunitaires, appelées cellules T, reconnaissent et se lient aux protéines partenaires sur d'autres cellules, y compris les cellules tumorales. Lorsque cela se produit, un signal « off » est envoyé aux lymphocytes T et empêche le système immunitaire de détruire les cellules cancéreuses. Les médicaments d'immunothérapie bloquent l'envoi de la liaison et du signal « off » afin que les lymphocytes T puissent faire leur travail et tuer les cellules cancéreuses.
Plus d’1 patient sur 3 ne répond pas à cette immunothérapie : la thérapie par blocage des points de contrôle immunitaire a démontré de bons résultats dans de nombreux types de cancer, y compris le cancer du sein triple négatif avancé ou métastatique non résécable et a été récemment approuvée comme traitement. Cependant, les données cliniques montrent qu'environ 40 % des patients atteints de ces cancers ne répondent pas au traitement.
« L'immunothérapie par blocage des points de contrôle immunitaire est l'un des développements les plus récents et les plus prometteurs dans le traitement du cancer », explique l’un des auteurs principaux, le Dr Konstantinos I. Votanopoulos, professeur de chirurgie à l'Atrium Health Wake Forest Baptist Comprehensive Cancer Center et directeur du Wake Forest Organoid Research : «Cette immunothérapie peut avoir des effets spectaculaires chez les patients qui répondent, cependant, une grande partie des patients ne présentent aucune réponse ou développent, au fil du temps, une résistance au traitement ».
Un lab-on-a-chip : en incorporant des éléments du système immunitaire du patient dans les organoïdes tumoraux il devient possible d’étudier les interactions uniques et complexes entre la tumeur, le système immunitaire et le microbiome du patient.
Les auteurs rappellent le rôle majeur du microbiome humain à la fois dans le cancer et dans la réponse aux thérapies telles que l'immunothérapie. Composé de virus, bactéries et champignons qui résident dans le corps et pour certains contribuent au bon fonctionnement physiologique, le microbiome est décrit comme un système invisible au sein du corps humain, affecté par la génétique, le lieu de vie ou l’environnement, l’alimentation bien sûr et plus largement le mode de vie de l'hôte.
Ce nouveau système organoïde tumoral qui contient des composants importants du système immunitaire permet donc d'étudier les facteurs associés au microbiome qui peuvent affecter la réponse aux thérapies de blocage des points de contrôle immunitaires. L'équipe montre en particulier, que certains métabolites libérés par les bactéries renforcent la viabilité des cellules immunitaires et modifient l'expression de gènes favorables à une réponse immunitaire plus complète, augmentant ainsi l'efficacité du traitement.
Ce mini-laboratoire va apporter une meilleure compréhension de la relation entre des métabolites bactériens spécifiques et la réponse globale à ces immunothérapies. Ces thérapies pourraient dans les cas plus défavorables être administrées après transplantation ou greffe de microbiote fécal ou après modification du régime alimentaire.
Si davantage de données sont nécessaires pour préciser la relation entre les métabolites bactériens et la réponse thérapeutique, ce modèle à base de cellules dérivées de patients pourrait devenir un outil clinique indispensable d'aide à la décision thérapeutique.
Source: Scientific Reports June, 2022 DOI: 10.1038/s41598-022-13930-7 Immuno-reactive cancer organoid model to assess effects of the microbiome on cancer immunotherapy
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