Le mélange probiotique VSL#3 prévient la carcinogenèse associée à la colite ulcéreuse chez les souris et les cellules en régulant la voie inflammatoire et Wnt/β-caténine

La colite ulcéreuse (CU), une maladie inflammatoire chronique de l’intestin, est un facteur de risque bien établi pour le cancer colorectal (CCR). La progression de l’inflammation chronique vers la néoplasie chez les patients atteints de CU, appelée carcinogenèse associée à la colite (CAC), implique des interactions complexes entre les réponses immunitaires dysrégulées, le déséquilibre microbien et les mutations génétiques. Des preuves émergentes soulignent le rôle crucial du microbiote intestinal dans la régulation de l’intégrité de la barrière intestinale et de l’homéostasie immunitaire. Les probiotiques, en particulier les formulations multi-souches comme VSL#3, ont démontré leur efficacité dans la gestion des symptômes de la CU et le maintien de la rémission. Cette étude examine les effets chimiopréventifs de VSL#3 sur la CAC en utilisant un modèle murin et explore ses bases mécanistiques à travers des expériences cellulaires, en se concentrant sur l’interaction entre la signalisation inflammatoire et la voie Wnt/β-caténine.

Conception expérimentale et modèle animal

L’étude a utilisé un modèle bien caractérisé de CAC induit par l’azoxyméthane (AOM)/sulfate de dextran sodique (DSS) chez des souris. Quatre-vingt-dix souris ont été divisées en cinq groupes :

1. Groupe 5-ASA (n=20) : Traité avec 75 mg/kg d’acide 5-aminosalicylique (5-ASA) quotidiennement.
2. Groupe VSL#3 (n=20) : Administré 1,5 × 10⁹ unités formant des colonies (UFC) de VSL#3 quotidiennement.
3. Groupe 5-ASA + VSL#3 (n=20) : Reçu une thérapie combinée avec 5-ASA et VSL#3.
4. Groupe témoin modèle (n=20) : Induit avec AOM/DSS sans intervention.
5. Groupe témoin normal (n=10) : Souris saines non traitées.

Les souris des quatre premiers groupes ont reçu une injection intrapéritonéale de 12,5 mg/kg d’AOM, suivie d’une solution de 2,5 % de DSS dans l’eau potable une semaine plus tard pour initier la colite chronique et la tumorigenèse. Après 12 semaines, les côlons ont été prélevés pour évaluer la charge tumorale, mesurer les cytokines inflammatoires et réaliser des analyses moléculaires.

Principales découvertes dans le modèle murin

Charge tumorale et cytokines inflammatoires

• Charge tumorale : Les souris traitées avec VSL#3 ou 5-ASA + VSL#3 ont montré une réduction significative de la charge tumorale (somme des diamètres des tumeurs) par rapport au groupe témoin modèle (P<0,05). La thérapie combinée n'a pas amélioré l'efficacité au-delà de la monothérapie, suggérant des mécanismes protecteurs qui se chevauchent.
• Cytokines pro-inflammatoires : Le test ELISA a révélé une réduction marquée des niveaux de TNF-α et d’IL-6 dans la muqueuse colique des groupes traités avec VSL#3 et 5-ASA par rapport aux témoins modèles non traités.

Régulation de la signalisation NF-κB et Wnt/β-caténine

• Activité transcriptionnelle de NF-κB : Le test EMSA a démontré un affaiblissement de la liaison ADN-protéine de NF-κB dans les tissus coliques des souris traitées avec VSL#3 et 5-ASA, indiquant une suppression de la signalisation pro-inflammatoire induite par NF-κB.
• Modulation de la voie Wnt/β-caténine : Les analyses immunohistochimiques et EMSA ont révélé deux effets critiques :
  1. β-caténine nucléaire : Réduction de l’accumulation nucléaire de β-caténine dans les cellules épithéliales coliques, impliquant une inhibition de l’activation de la voie Wnt.
  2. Activité transcriptionnelle de TCF-4 : Diminution de la liaison ADN du facteur de transcription-4 (TCF-4), un effecteur en aval de la signalisation Wnt, dans les groupes traités par rapport aux témoins modèles.

Expériences cellulaires avec Bifidobacterium

Étant donné la complexité de la culture de probiotiques multi-souches, Bifidobacterium (un composant de VSL#3) a été sélectionné pour valider les résultats dans des lignées cellulaires coliques humaines (Caco-2 et CCC-HIE-2). Les cellules ont été co-cultivées avec Bifidobacterium (2 × 10⁵ UFC/mL) et stimulées avec IL-6 (0,1 ng/mL) ou TNF-α (0,1 ng/mL). Les résultats clés incluent :

Régulation des cytokines inflammatoires

• Niveaux d’IL-6 et de TNF-α : Le test ELISA a montré des réductions significatives des deux cytokines dans les cellules co-cultivées avec Bifidobacterium, même sous stimulation par IL-6 ou TNF-α.

Suppression de la voie Wnt/β-caténine

• Tests de luciférase : La co-culture avec Bifidobacterium a supprimé l’activité transcriptionnelle de β-caténine induite par IL-6 et TNF-α, comme en témoigne la diminution de l’activité du rapporteur luciférase.
• Protéine β-caténine nucléaire : Le Western blot a confirmé des niveaux réduits de β-caténine nucléaire dans les cellules traitées avec Bifidobacterium, corroborant les données murines.
• Activité de TCF-4 et NF-κB : Le test EMSA a révélé une atténuation de la liaison ADN de TCF-4 et NF-κB dans les cellules exposées à Bifidobacterium, indiquant une interaction entre les voies inflammatoires et oncogéniques.

Intégration mécanistique

L’étude propose un double mécanisme pour la prévention de la CAC par VSL#3 :

1. Effets anti-inflammatoires :

   • VSL#3 et son constituant Bifidobacterium atténuent l’inflammation colique en régulant à la baisse le TNF-α et l’IL-6, cytokines centrales dans l’activation de NF-κB.
   • La suppression de NF-κB réduit la transcription des gènes pro-inflammatoires, rompant le cycle de l’inflammation chronique qui favorise la carcinogenèse.

2. Inhibition de la voie Wnt/β-caténine :

   • En empêchant la translocation nucléaire de β-caténine et l’activation de TCF-4, VSL#3 perturbe les signaux de prolifération et de survie induits par Wnt dans les cellules épithéliales.
   • Cet effet est indépendant de l’expression de l’ARNm ou de la protéine totale de β-caténine, pointant vers une régulation post-traductionnelle, potentiellement via la stabilisation du complexe de destruction de β-caténine.

Implications cliniques et translationnelles

Les résultats concordent avec des études antérieures montrant l’efficacité des probiotiques dans la gestion de la CU, mais étendent ces observations à la prévention du cancer. Notamment, les effets de VSL#3 ont été parallèles à ceux du 5-ASA, un traitement de première ligne de la CU, suggérant que les probiotiques pourraient servir d’agents adjuvants ou alternatifs chez les patients à haut risque. Cependant, l’absence de bénéfices additifs de la thérapie combinée nécessite une exploration plus approfondie des cibles moléculaires communes.

Forces et limites

• Forces :
  • Utilisation d’un modèle robuste AOM/DSS reproduisant la progression de la CAC humaine.
  • Intégration des données murines et cellulaires pour valider les mécanismes.
  • Concentration sur Bifidobacterium, une souche probiotique cliniquement pertinente.
• Limites :
  • La composition multi-souches de VSL#3 empêche l’attribution des effets à des espèces individuelles.
  • L’absence d’analyse du microbiote fécal limite la compréhension des changements dans la communauté microbienne.

Conclusion

Cette étude fournit des preuves précliniques convaincantes que VSL#3 supprime la carcinogenèse associée à la CU par une modulation coordonnée de l’inflammation et de la signalisation Wnt/β-caténine. En atténuant l’activité de NF-κB et en perturbant la translocation nucléaire de β-caténine, VSL#3 cible deux voies pivotales dans le cancer induit par la colite. Les futurs essais cliniques devraient évaluer l’efficacité à long terme des probiotiques chez les patients atteints de CU, en particulier ceux présentant une inflammation persistante ou une dysplasie.

doi.org/10.1097/CM9.0000000000002035