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Faire progresser le diagnostic et la thérapie: le microbiome du cancer

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Publié le mercredi 24 mars 2021

Six nouveaux projets de recherche interdisciplinaires ont reçu un financement pluriannuel dans le cadre de l'instrument de financement Audacity de l’« Institute of Advanced Studies » de l'Université. 

Le projet de recherche CAMEOS « Cancer Microbiome : Emergent Organisation and Stability across scales », dirigé par Dr Elisabeth Letellier et Prof. Anupam Sengupta, respectivement biologiste et physicien au sein de la Faculté des Sciences, des Technologies et de Médecine, vise à comprendre le microbiome du cancer, à ce jour largement inexploré.  

CAMEOS ouvre la voie à une nouvelle ligne passionnante de recherche interdisciplinaire sur le microbiome du cancer, à l'intersection de la physique, de la biologie et de l'apprentissage machine (ML). CAMEOS explorera le rôle des microbes - les micro-organismes qui composent le microbiome - dans le façonnement des caractéristiques et des micro-environnements du cancer, en relation avec les espèces microbiennes et leur physiologie.

Les microbiomes humains - la communauté de micro-organismes associée au corps humain - ont été impliqués comme contributeurs à la genèse et au développement du cancer. Malgré les récentes avancées dans les domaines des microbiomes et de la recherche sur le cancer - deux systèmes complexes en soi - beaucoup de choses restent inconnues à leur interface, le microbiome du cancer. Bien qu'un nombre croissant de recherches fondamentales et translationnelles indiquent des corrélations entre le microbiome et la progression du cancer, les fondements mécanistiques restent largement inexplorés.

Le microbiome du cancer est particulièrement important pour les types de cancer qui n'ont pas de cause génétique, mais qui sont causés par des facteurs liés au mode de vie. Le microbiome du cancer est un système complexe actif couplé dans lequel certaines propriétés favorisent les attributs oncogènes (tendant à provoquer des tumeurs) et la progression. En revanche, les études sur l'impact des cellules cancéreuses sur le microbiome associé en sont encore à leurs balbutiements. "On sait peu de choses sur la façon dont les propriétés émergentes - qui résultent du couplage entre les deux systèmes complexes - régulent la dynamique du microbiome du cancer, ce qui laisse une lacune importante dans les efforts visant à prédire le sort et la progression du cancer. CAMEOS vise à exploiter de manière innovante ce paramètre fonctionnel prometteur, mais encore inexploré, pour faire progresser la prochaine génération d'outils diagnostiques et thérapeutiques", déclare le professeur Anupam Sengupta. 

Faire progresser les connaissances sur le cancer colorectal

En se concentrant sur le cancer colorectal (CCR) comme système modèle, CAMEOS caractérisera le CCR et étudiera comment le microbiome associé influence le micro-environnement tumoral, en utilisant des plateformes sur puce et organoïdes. Des approches analytiques basées sur le ML captureront les changements à micro-échelle et révéleront comment les microbes régulent le CRC et ses propriétés micro-environnementales (matrice), en ayant finalement un impact sur l'organisation et le métabolisme des microbes. Grâce aux données chronologiques, le projet CAMEOS générera des connaissances sans précédent qui permettront d'établir un lien entre les transformations de la matrice du cancer colorectal et la distribution et la physiologie microbiennes, révélant ainsi les réactions qui stimulent les changements bénins à malins dans les cellules cancéreuses. "Le CCR est le meilleur modèle d'étude en ce qui concerne le microbiome et le cancer. En effet, l'intestin est l'organe de choix pour ce projet car des millions de bactéries y résident. Par conséquent, il est largement admis que le microbiome joue un rôle important dans le cancer colorectal, même si la cause et le lien de causalité ne sont pas encore clairement définis", explique le Dr Elisabeth Letellier.

Le Dr Elisabeth Letellier codirige le groupe "Mécanismes moléculaires des maladies" (MDM) au sein du département des sciences de la vie et de la médecine de l'Université du Luxembourg. Le groupe MDM se concentre sur l'analyse des mécanismes qui sous-tendent la progression des tumeurs ainsi que sur l'identification de biomarqueurs. Avec son équipe, elle a développé des modèles tumoraux 3D dérivés de patients, ainsi que différents modèles in vivo de cancer colorectal, qui permettent d'identifier des cibles et de développer des stratégies thérapeutiques.

Le professeur Anupam Sengupta dirige le groupe "Physique de la matière vivante" au sein du département de physique et science des matériaux. La physique de la matière vivante est une équipe pluridisciplinaire qui se concentre sur la matière active microbienne, couvrant des questions de recherche en écologie et environnement, santé humaine, biomatériaux et dynamique des biofluides.

Le projet de CAMEOS devrait commencer en septembre 2021.

Plus d'information sur le « Institute of Advanced Studies »