Un nutriment présent dans le bœuf et les produits laitiers améliore la réponse immunitaire au cancer

Des scientifiques de l'Université de Chicago ont découvert que l'acide trans-vaccénique (TVA), un acide gras présent dans le bœuf, l'agneau et les produits laitiers, améliore la capacité des cellules immunitaires à combattre les tumeurs.

L'acide trans-vaccénique (TVA), un acide gras à longue chaîne présent dans la viande et les produits laitiers provenant d'animaux de pâturage tels que les vaches et les moutons, améliore la capacité des cellules T CD8+ à infiltrer les tumeurs et à tuer les cellules cancéreuses, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'université de Chicago.

La recherche, publiée cette semaine dans Nature, montre également que les patients ayant des niveaux plus élevés de TVA circulant dans le sang répondent mieux à l'immunothérapie, ce qui suggère qu'il pourrait avoir un potentiel en tant que supplément nutritionnel pour compléter les traitements cliniques contre le cancer.

"De nombreuses études tentent de déchiffrer le lien entre l'alimentation et la santé humaine, et il est très difficile de comprendre les mécanismes sous-jacents en raison de la grande variété d'aliments que les gens consomment. Mais si nous nous concentrons uniquement sur les nutriments et les métabolites dérivés des aliments, nous commençons à voir comment ils influencent la physiologie et la pathologie", explique Jing Chen, PhD, Janet Davison Rowley Distinguished Service Professor of Medicine à l'UChicago et l'un des principaux auteurs de la nouvelle étude. "En nous concentrant sur les nutriments capables d'activer les réponses des cellules T, nous en avons trouvé un qui renforce réellement l'immunité antitumorale en activant une voie immunitaire importante".

Trouver des nutriments qui activent les cellules immunitaires

Le laboratoire de Chen cherche à comprendre comment les métabolites, les nutriments et d'autres molécules circulant dans le sang influencent le développement du cancer et la réponse aux traitements anticancéreux. Pour cette nouvelle étude, deux chercheurs postdoctoraux, Hao Fan, PhD et Siyuan Xia, PhD, tous deux coauteurs, sont partis d'une base de données d'environ 700 métabolites connus provenant de l'alimentation et ont constitué une bibliothèque de composés de "nutriments sanguins" composée de 235 molécules bioactives dérivées de nutriments. Ils ont examiné les composés de cette nouvelle bibliothèque en fonction de leur capacité à influencer l'immunité antitumorale en activant les cellules T CD8+, un groupe de cellules immunitaires essentielles pour tuer les cellules cancéreuses ou infectées par un virus.

Après avoir évalué les six premiers candidats dans des cellules humaines et de souris, les scientifiques ont constaté que le TVA était le plus performant. Le TVA est l'acide gras trans le plus abondant dans le lait maternel, mais l'organisme ne peut pas le produire lui-même. Seuls 20 % environ du TVA sont décomposés en d'autres sous-produits, laissant 80 % circuler dans le sang. "Cela signifie qu'il doit avoir une autre fonction, et nous avons donc commencé à travailler sur ce sujet", a déclaré Chen.

Les chercheurs ont ensuite mené une série d'expériences avec des cellules et des modèles de souris de divers types de tumeurs. L'alimentation des souris avec un régime enrichi en TVA a réduit de manière significative le potentiel de croissance tumorale des cellules de mélanome et de cancer du côlon par rapport aux souris nourries avec un régime de contrôle. Le régime à base de TVA a également renforcé la capacité des cellules T CD8+ à infiltrer les tumeurs.

L'équipe a également effectué une série d'analyses moléculaires et génétiques pour comprendre comment le régime TVA affectait les cellules T. Ces analyses comprenaient une nouvelle technique de surveillance de la transcription de l'ADN. Il s'agit notamment d'une nouvelle technique de suivi de la transcription de l'ADN simple brin appelée séquençage de l'ADN simple brin assisté par le kéthoxal, ou KAS-seq, mise au point par Chuan He, PhD, John T. Wilson Distinguished Service Professor of Chemistry à l'UChicago et autre auteur principal de l'étude. Ces essais supplémentaires, réalisés par les laboratoires de Chen et de He, ont montré que le TVA inactive un récepteur de la surface cellulaire appelé GPR43, qui est généralement activé par des acides gras à chaîne courte souvent produits par le microbiote intestinal. Le TVA surpasse ces acides gras à chaîne courte et active un processus de signalisation cellulaire connu sous le nom de voie CREB, qui est impliqué dans une variété de fonctions, y compris la croissance, la survie et la différenciation cellulaires. L'équipe a également montré que les modèles de souris dans lesquels le récepteur GPR43 a été exclusivement retiré des cellules T CD8+ n'ont pas non plus amélioré leur capacité à lutter contre les tumeurs.

Enfin, l'équipe a également travaillé avec Justin Kline, MD, professeur de médecine à l'UChicago, pour analyser des échantillons de sang prélevés sur des patients traités par immunothérapie cellulaire CAR-T pour un lymphome. Ils ont constaté que les patients ayant des niveaux élevés de TVA avaient tendance à mieux répondre au traitement que ceux ayant des niveaux plus faibles. Ils ont également testé des lignées cellulaires de leucémie en collaboration avec le docteur Wendy Stock, professeur de médecine Anjuli Seth Nayak, et ont constaté que la TVA renforçait la capacité d'un médicament d'immunothérapie à tuer les cellules leucémiques.

Se concentrer sur les nutriments, pas sur les aliments

L'étude suggère que le TVA pourrait être utilisé comme complément alimentaire pour aider divers traitements anticancéreux à base de cellules T, bien que Chen souligne qu'il est important de déterminer la quantité optimale du nutriment lui-même, et non de la source alimentaire. Les effets néfastes sur la santé d'une consommation excessive de viande rouge et de produits laitiers sont de plus en plus évidents. Cette étude ne doit donc pas être considérée comme une excuse pour manger plus de cheeseburgers et de pizzas ; elle indique plutôt que des compléments nutritifs tels que le TVA pourraient être utilisés pour promouvoir l'activité des cellules T. Chen pense que d'autres nutriments peuvent faire de même.

"Des données préliminaires montrent que d'autres acides gras provenant de plantes émettent un signal par l'intermédiaire d'un récepteur similaire, et nous pensons donc qu'il est fort possible que des nutriments provenant de plantes puissent faire la même chose en activant la voie CREB", a-t-il déclaré.

La nouvelle recherche met également en évidence les promesses de cette approche "métabolomique" pour comprendre comment les éléments constitutifs de l'alimentation affectent notre santé. M. Chen a déclaré que son équipe espérait constituer une bibliothèque complète des nutriments circulant dans le sang afin de comprendre leur impact sur l'immunité et d'autres processus biologiques tels que le vieillissement.

"Après des millions d'années d'évolution, il n'y a que quelques centaines de métabolites dérivés de la nourriture qui finissent par circuler dans le sang, ce qui signifie qu'ils pourraient avoir une certaine importance dans notre biologie", a déclaré Chen. "Voir qu'un seul nutriment comme le TVA a un mécanisme très ciblé sur un type de cellule immunitaire ciblé, avec une réponse physiologique très profonde au niveau de l'organisme entier, je trouve cela vraiment étonnant et intriguant".

L'étude "L'acide trans-vaccénique reprogramme les cellules T CD8+ et l'immunité anti-tumorale" a été soutenue par les National Institutes of Health (subventions CA140515, CA174786, CA276568, 1375 HG006827, K99ES034084), une bourse de projet pilote de la division des sciences biologiques de l'UChicago, le Ludwig Center de l'UChicago, la bourse de recherche Sigal en immuno-oncologie, le Margaret E. Early Medical Research Trust, la Fondation AASLD, le Harborview Foundation Gift Fund et le Howard Hughes Medical Institute.