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Des équipes du service d’hématologie greffe de l’hôpital Saint-Louis AP-HP, d’Université Paris Cité, de l’Inserm, d’INRAE et de l’université de Genève ont décrypté l’impact des modifications du microbiote digestif sur le système immunitaire des patients allogreffés de cellules souches hématopoïétiques et suite à la prise d’un antibiotique. Les résultats de cette étude, coordonnée par le Dr David Michonneau, ont fait l’objet d’une publication le 17 juillet 2023 au sein de la revue Cell Host & Microbe.

L’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH)¹, cellules précurseuses de toutes les cellules du sang, est un des traitements curatifs des cancers hématologiques. Malgré l’efficacité de cette allogreffe, la rechute de ces hémopathies malignes reste la première cause de décès dans les cinq ans qui suivent une allogreffe².

En 2017, l’étude ALLOZITHRO³, promue par l’APHP, a mis en évidence une augmentation du risque de rechute des hémopathies malignes après une allogreffe de CSH chez des patients recevant de l’azithromycine, un antibiotique de type macrolide, une des grandes familles d’antibiotiques.

L’équipe de recherche a ainsi étudié des échantillons de selles et de sang collectés prospectivement chez 55 patients afin de déterminer si la prise de cet antibiotique était associée à des modifications du microbiote digestif (modifications de la composition en micro-organismes du tube digestif) et donc possiblement à des modifications de la réponse immunitaire anti-tumorale.

Les échantillons de selles des patients ont été conservés grâce aux collections d’échantillons biologiques du Pr Jérôme Le Goff (service de Virologie, hôpital Saint-Louis, AP-HP) et à la collection nationale de ressources biologiques Cryostem, dédiées aux complications post-allogreffes. Ces échantillons ont pu être analysés par les équipes de l’unité U976 Immunologie Humaine, Pathophysiologie, Immunothérapie (Dr David Michonneau, Pr Jérôme Le Goff) et l’équipe Phylogénie et Physiologie du microbiote humain de l’Institut MICALIS – INRAE, AgroParisTech, Université Paris-Saclay (Dr Patricia Lepage).

Les équipes de recherche ont ainsi montré qu’il est possible de classer les populations bactériennes composant le microbiote digestif de ces patients allogreffés et recevant de l’azithromycine ou un placebo en quatre ensembles distincts, avec des compositions bactériennes spécifiques, appelés « entérotypes⁴ ». Ces entérotypes peuvent alors être associés soit à la rechute soit à la rémission complète un an après la greffe.

Il a été ensuite démontré qu’au sein de ces entérotypes, certaines espèces bactériennes étaient spécifiquement associées à une signature métabolique et immunitaire particulière. Ainsi, les patients de l’entérotype 2 étaient en rémission complète dans 95% des cas, avec un effet protecteur d’un taxon de Bacteroides et de Prevotella. Alors qu’à l’inverse, la présence de Bacteroides affiliés à l’espèce fragilis (Bfra) était liée à un sur-risque de rechute. La présence de ces bactéries Bfra est non seulement associée à une signature métabolique et à des espèces virales (bactériophages)⁵ spécifiques dans les selles, mais également à des métabolites bactériens et à un profil immunitaire spécifiques dans le sang. Ainsi, les patients porteurs de Bfra présentaient une proportion plus importante de lymphocytes T épuisés. Ces cellules immunitaires, initialement capables de reconnaître et détruire des cellules cancéreuses, expriment dans ce contexte des marqueurs particuliers (TIGIT, PD1 et TOX) qui réduisent leur capacité à développer une réponse anti-tumorale efficace après une allogreffe de CSH.

Ces résultats montrent ainsi que les communautés microbienne et virale du microbiote digestif peuvent être influencées par la prise d’un antibiotique comme l’azithromycine, ce qui peut impacter directement la capacité du système immunitaire à lutter efficacement contre des cellules cancéreuses. Ces données ouvrent la voie vers des thérapies visant à moduler la composition du microbiote digestif pour la prévention des rechutes après une allogreffe de cellules souches hématopoïétiques.

[1] Cellules de la moelle osseuse. Ces cellules souches se divisent et se différencient pour donner les différentes cellules qui composent le sang : les globules blancs, les globules rouges et les plaquettes. Ces cellules souches hématopoïétiques peuvent être recueillies chez le donneur par un prélèvement périphérique (à partir d’une veine).

[2] Il s’agit d’une transfusion d’un « greffon » composé de cellules souches de moelle osseuse (cellules souches hématopoïétiques) provenant d’un donneur compatible avec le patient receveur. Le donneur est soit issu de la famille du receveur, soit identifié sur le registre national des donneurs volontaires de moelle osseuse.

[3] Bergeron et al., JAMA, 2017

[4] Signature microbiologique spécifique définie par la distribution des différents genres bactériens co-existant dans le microbiote digestif d’un patient

[5] Les bactériophages sont des espèces virales pathogènes pour les bactéries et capables d’induire une lyse spécifique des espèces bactériennes qu’ils infectent.

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