Reflux biliaire et acides biliaires dans la progression de la métaplasie intestinale gastrique
La métaplasie intestinale gastrique (MIG) est une lésion précancéreuse du cancer gastrique (CG) et est considérée comme un point de progression irréversible pour le CG. L’infection par Helicobacter pylori peut provoquer la MIG, mais son éradication ne permet pas encore d’inverser le processus. Le reflux biliaire est également un facteur pathogène dans la MIG et peut irriter continuellement la muqueuse gastrique, et les acides biliaires dans le fluide de reflux ont été largement rapportés comme étant associés à la MIG. Cet article examine en détail la relation entre le reflux biliaire et la MIG ainsi que les mécanismes par lesquels les acides biliaires induisent la MIG.
Selon les dernières données épidémiologiques, l’incidence mondiale et le taux de mortalité du cancer gastrique (CG) se classent respectivement cinquième et troisième parmi les tumeurs malignes, représentant une menace sérieuse pour la santé humaine. Histologiquement, le CG peut être divisé en CG de type intestinal et CG de type diffus, le premier prédominant dans la population à haut risque. Il est généralement admis que le développement du CG de type intestinal suit le modèle de Correa : gastrite chronique superficielle – gastrite chronique atrophique – métaplasie intestinale – dysplasie – CG. L’infection par Helicobacter pylori (Hp) est considérée comme le principal déclencheur du développement de la métaplasie intestinale gastrique (MIG). Bien que l’éradication de Hp inverse partiellement l’atrophie de la muqueuse gastrique et réduise le risque de CG, il est difficile d’inverser la MIG. Cela suggère l’existence d’autres facteurs qui jouent un rôle important dans la promotion du développement de la MIG.
Les acides biliaires, produits du métabolisme du cholestérol, sont synthétisés dans le foie (acides biliaires primaires) puis transformés par les bactéries intestinales (acides biliaires secondaires). Les différentes hydrophobicités des acides biliaires leur permettent d’exercer différents effets biologiques. Normalement, les acides biliaires hydrophobes sont cytotoxiques, tandis que les acides biliaires hydrophiles sont cytoprotecteurs. Les acides biliaires agissent comme des ligands et exercent leurs effets physiologiques en se liant aux récepteurs de la membrane nucléaire, tels que le récepteur X farnésoïde (FXR), le récepteur de la vitamine D3 et le récepteur couplé aux protéines G des acides biliaires (TGR5). Récemment, de plus en plus de preuves ont montré que le reflux biliaire, en tant que l’un des facteurs de risque du CG, est lié à la MIG. Par conséquent, la compréhension du mécanisme d’action des acides biliaires, composants importants de la bile, sur la muqueuse gastrique pourrait fournir des perspectives innovantes sur la pathogenèse de la MIG et du CG. Dans cette revue, nous résumons le rôle du reflux biliaire dans la MIG et les mécanismes biologiques moléculaires des acides biliaires dans la promotion de la MIG, fournissant des idées pour trouver de nouveaux traitements pour la MIG.
En tant que lésion précancéreuse et facteur de risque pour le CG, la MIG est attribuée à l’apparition de cellules de lignée intestinale dans la muqueuse gastrique en réponse à des facteurs tels qu’une stimulation inflammatoire continue et des auto-anticorps. Histologiquement, la MIG est une condition pathologique dans laquelle les cellules épithéliales cylindriques de la muqueuse gastrique sont remplacées par des cellules de Paneth, des cellules caliciformes et des cellules absorbantes. Selon le type d’enzymes marqueurs intestinaux exprimées par les cellules métaplasiques, la MIG peut être divisée en types complet et incomplet. La MIG complète (type I), caractérisée par la présence de cellules absorbantes, de cellules de Paneth et de cellules caliciformes exprimant des sialomucines, est phénotypiquement similaire à celle de l’intestin grêle. Sur la base des résultats de la coloration à la diamine de fer/Alcian bleu, la MIG incomplète, qui ressemble au phénotype épithélial du côlon, peut être divisée en type II (caractérisée par la présence de cellules de Paneth et la sécrétion de mucines gastriques et intestinales) et type III (caractérisée par l’absence de cellules de Paneth et la sécrétion de sulfomucines). Il a été rapporté que la MIG augmentait le risque de cancer chez les patients atteints de gastrite chronique de 17,4 à 29,3 fois et que parmi les MIG, la MIG incomplète (en particulier le type III) présente un risque plus élevé de développer un CG.
En ce qui concerne les caractéristiques moléculaires, la MIG est principalement associée à une expression anormale des protéines à homéodomaine CDXs (CDX1 et CDX2), du facteur de transcription SRY-box 2 (SOX2), des facteurs de type Krüppel 4 (KLF4) et de la mucine 2 (MUC2). CDX1/2, en tant que facteurs de transcription spécifiques de l’intestin, jouent un rôle essentiel dans la régulation de la différenciation et du développement intestinaux. CDX2 non seulement active directement des gènes spécifiques responsables de la régulation de la fonction des cellules épithéliales, tels que la lactase-phlorizine hydrolase, la calbindine-D9K et l’héphestine, mais favorise également le phénotype intestinal en régulant l’expression de protéines spécifiques de l’intestin telles que la sucrase-isomaltase, MUC2 et KLF4. Il a été rapporté que les souris homozygotes nulles pour CDX2 étaient létales embryonnaires, et que les souris CDX2± survivent et développent des lésions polypoïdes non cancéreuses le long de l’intestin. L’apparition de métaplasie intestinale induite chez les souris transgéniques CDX1 et CDX2 confirme que l’expression ectopique des CDXs conduit à la MIG. Il a été constaté que le CDX2 transgénique était capable de se lier directement à la région promotrice de CDX1 pour induire l’expression endogène de CDX1 dans le tissu de métaplasie intestinale de souris, et il a été révélé que l’expression de CDX2 dans la MIG précède celle de CDX1. Ces résultats suggèrent qu’une expression aberrante de CDX2 est le facteur d’activation dans le développement de la MIG. Contrairement aux CDXs, SOX2 apparaît principalement dans les organes d’origine antérieure, tels que le pharynx, l’œsophage et l’estomac, et n’est pas exprimé dans les organes d’origine postérieure, tels que le tissu intestinal. Il a été constaté que l’inhibition de SOX2 dans les tissus de la muqueuse gastrique de souris entraînait la perte des caractéristiques de l’estomac antérieur, indiquant que SOX2 pourrait être impliqué dans la régulation de la différenciation de l’estomac antérieur. De plus, il a été montré qu’une expression élevée de CDX2 dans les tissus de métaplasie intestinale (MI) était accompagnée d’une diminution de SOX2, et que l’inhibition de l’expression de SOX2 pouvait favoriser la MIG en favorisant la déméthylation du promoteur de CDX2. KLF4 est un facteur de transcription contenant des doigts de zinc qui est fortement exprimé dans une variété de tissus humains, tels que l’intestin et la peau, et il peut inhiber la prolifération cellulaire et promouvoir la différenciation cellulaire. Il a été constaté une réduction des cellules caliciformes du côlon chez les souris KLF4�/�, et une analyse ultrastructurale a montré une morphologie anormale des cellules en coupe, tandis que les autres types de cellules épithéliales n’étaient pas affectés, confirmant que KLF4 joue un rôle essentiel dans la différenciation des cellules épithéliales du côlon. KLF4 était fortement exprimé positivement dans les tissus de MI dans un modèle de Barrett’s œsophage (BE) induit par le reflux biliaire chez le rat et était significativement élevé dans un modèle de cellules de MI induit par les acides biliaires. De plus, KLF4 induit l’expression de MUC2 et une activation transcriptionnelle réciproque avec CDX2 pour promouvoir la MI. MUC2, principalement trouvée dans les cellules caliciformes de l’épithélium intestinal, est un composant majeur du mucus intestinal et est impliquée dans le maintien de l’homéostasie intestinale. Les résultats in vitro ont confirmé que le niveau d’expression de MUC2 était significativement plus élevé dans un modèle de cellules de MI stimulées par les acides biliaires que dans les cellules normales et que ce processus était régulé par CDX2. De nombreuses études ont montré que les niveaux d’expression de MUC2 sont significativement élevés dans les tissus de BE et de MIG. Dans l’ensemble, l’expression aberrante de ces protéines joue un rôle dans le processus de MIG, et CDX2 semble être plus critique parmi elles.
Les études actuelles montrent que la MIG est associée à divers facteurs tels que l’infection par Hp, l’âge, le sexe, les antécédents familiaux de CG et le reflux d’acides biliaires. Récemment, un nombre croissant d’études ont été menées pour étudier le mécanisme de la MIG induite par le reflux biliaire, et celles-ci sont examinées en détail ci-dessous.
Le reflux biliaire, également connu sous le nom de reflux duodénogastrique (RDG), est le flux de contenu duodénal, y compris la bile, le suc pancréatique et le fluide duodénal, qui retourne dans l’estomac. Il est généralement causé par des troubles de la motilité gastroduodénale (RDG primaire) ou une altération de l’anatomie gastroduodénale après une chirurgie (RDG secondaire) et est considéré comme étant associé au CG et aux lésions précancéreuses. Comme résumé dans le tableau 2, il a été rapporté que le taux de détection du reflux biliaire augmentait avec l’aggravation des lésions muqueuses et que le degré de reflux augmentait. Le reflux biliaire peut augmenter la gravité de l’infection par Hp en favorisant sa colonisation et en aggravant les lésions de la muqueuse gastrique. Il a été constaté que bien que le reflux biliaire ne soit pas significativement associé à la gastrite atrophique, des concentrations élevées d’acides biliaires dans l’estomac sont liées à un risque élevé de MIG. Ces études ont démontré une forte association entre le reflux biliaire et la MIG, et les acides biliaires, en tant que l’un des principaux composants de la bile, sont considérés comme jouant un rôle crucial dans ce processus. Les principales fonctions physiologiques des acides biliaires sont impliquées dans la digestion des aliments et la solubilisation des graisses, et peuvent agir comme des molécules de signalisation participant à la régulation des fonctions biologiques cellulaires, telles que la régulation épigénétique, l’activation des récepteurs nucléaires et le métabolisme, et interagir avec le microbiote intestinal. En tant que molécules amphiphiles, la fonction biologique des acides biliaires est influencée par leur hydrophilie. Les acides biliaires hydrophiles tels que l’acide ursodésoxycholique sont des agents thérapeutiques importants pour les maladies liées aux acides biliaires. Les acides biliaires hydrophobes tels que l’acide chénodésoxycholique (CDCA) et l’acide désoxycholique (DCA), sont cytotoxiques et peuvent induire un stress oxydatif et des dommages à l’ADN, lyser les membranes cellulaires, promouvoir l’immunosuppression et induire des dommages tissulaires, qui sont des facteurs de susceptibilité au cancer. Il a été collecté du liquide gastrique par gastroscopie suivi d’un dosage enzymatique de la concentration en acides biliaires et il a été constaté que la concentration en acides biliaires était positivement corrélée au degré de MIG. Les résultats de Nakamura et al. ont également confirmé la forte association entre les acides biliaires et la MIG. De plus, il a été rapporté que les acides biliaires favorisaient la progression de l’atrophie muqueuse et de la MIG, mais ont également révélé que les acides biliaires collaboraient avec Hp pour réguler l’expression de CDX2 dans les cellules gastriques. Étant donné l’association étroite des acides biliaires avec la MIG, il a été stimulé GES-1, une cellule épithéliale gastrique normale, avec divers acides biliaires et il a été constaté que CDCA et DCA étaient capables de réguler significativement à la hausse l’expression de marqueurs intestinaux tels que CDX2, KLF4, MUC2 et VILLIN aux niveaux d’ARNm et de protéines, confirmant que la stimulation par les acides biliaires induisait un phénotype de MIG dans les cellules épithéliales gastriques. Dans le modèle animal de MIG induite par les acides biliaires, après 45 jours de traitement par gavage d’acides biliaires, il a été constaté une augmentation significative des niveaux d’expression des marqueurs intestinaux CDX2 et MUC2 dans la muqueuse gastrique des souris exposées à DCA, CDCA ou un mélange de DCA et CDCA, confirmant davantage le rôle important des acides biliaires dans l’induction de la MIG. Par conséquent, il est particulièrement important de clarifier les mécanismes moléculaires détaillés sous-jacents au phénotype de MIG induit par les acides biliaires pour la prévention et le traitement de la MIG.
Le FXR est un facteur de transcription de la superfamille des récepteurs nucléaires et un récepteur de liaison aux acides biliaires. Il est non seulement un puissant régulateur de l’homéostasie des acides biliaires, du métabolisme lipidique et de la réponse inflammatoire, mais joue également un rôle important dans la régulation immunitaire, la prolifération et la différenciation cellulaire, et est associé à divers cancers et à l’œsophage de Barrett. Le FXR est principalement fortement exprimé dans le foie, l’intestin, les reins et les glandes surrénales, et est moins exprimé dans la muqueuse gastrique normale. Néanmoins, il a été constaté que l’expression du FXR était significativement augmentée dans les tissus de MIG. Des études récentes ont montré que le FXR peut être impliqué dans la régulation de la MIG induite par les acides biliaires via les microARN (miARN). Les miARN sont des ARN endogènes d’environ 22 nucléotides (nts) qui peuvent affecter l’expression des protéines en se liant directement aux séquences complémentaires dans les régions 3′ non traduites (3′-UTR) des ARNm cibles, provoquant la dégradation ou la répression traductionnelle de l’ARNm cible. Il a été constaté que l’expression de miR-92a-1-5p et de CDX2 était régulée à la hausse dans les tissus de MIG, tandis que l’expression de Forkhead box D1 (FOXD1) était régulée à la baisse. Étant donné que la famille miR-17–92 joue un rôle clé dans le CG et la MI, ils ont traité les cellules GES-1 avec CDCA et GW4064, un agoniste du FXR, et ont constamment trouvé une régulation à la hausse significative de miR-92a-1-5p et de CDX2 et une régulation à la baisse de FOXD1 au niveau de l’ARN. miR-92a-1-5p a un site de liaison dans la 3′-UTR de FOXD1, réduisant ainsi l’expression de FOXD1. FOXD1, en tant que molécule jouant un rôle dans plusieurs cancers, peut inhiber l’activation du facteur nucléaire-kB (NF-kB), et l’expression de CDX2 était positivement régulée par NF-kB dans la MIG causée par l’infection par Hp. Ils ont d’abord validé le mécanisme par lequel l’axe FXR/miR-92a-1-5p/FOXD1/NF-kB/CDX2 favorise la MIG dans un modèle de cellules de MIG induit par les acides biliaires. De même, il a également été démontré que DCA et CDCA peuvent promouvoir la MIG en régulant à la hausse l’expression de marqueurs intestinaux tels que CDX2, via la voie de signalisation FXR/NF-kB. Il a été constaté que le FXR pouvait directement induire l’expression d’un partenaire hétérodimère (SHP), et que la stimulation induite par le FXR de la régulation à la hausse de CDX2 dépend de SHP pour promouvoir l’activité de NF-kB.
HNF4a, un facteur de transcription nucléaire, est impliqué dans divers processus physiologiques, tels que le développement du tractus gastro-intestinal, la différenciation des hépatocytes et le métabolisme glycolipidique. Dans le tractus gastro-intestinal, HNF4a est essentiel pour la maturation des cellules caliciformes et la régulation de la fonction colique normale. Une expression aberrante de HNF4a est impliquée dans la progression des cancers du côlon et du CG. HNF4a n’est normalement pas exprimé dans l’œsophage mais est régulé à la hausse dans les tissus de BE et de MIG. Il a été constaté que HNF4a, les marqueurs intestinaux CDX2 et KLF4, et le récepteur des acides biliaires TGR5 augmentaient en parallèle pendant la progression de la MIG et que le taux de positivité de HNF4a atteignait 100% dans les échantillons de biopsie endoscopique de MIG sévère. L’analyse du gène rapporteur luciférase et les essais de ChIP ont confirmé que HNF4a se lie aux régions promotrices de CDX2 et KLF4, favorisant l’expression des deux. En amont, la stimulation par les acides biliaires peut activer la voie ERK1/2 via TGR5, qui à son tour induit l’expression de HNF4a. Sur la base de cela, ils ont démontré le rôle important de HNF4a dans la MIG induite par les acides biliaires au niveau cellulaire, et ont ensuite construit des souris transgéniques Rosa26Hnf4a et ont trouvé des anomalies structurelles significatives dans les tissus gastriques et une augmentation de la mucine dans les cellules gastriques chez les souris transgéniques. De plus, ils ont identifié une autre protéine exprimée de manière aberrante dans le tissu de MIG, l’histone désacétylase 6 (HDAC6), qui non seulement modifie les histones mais cible également un certain nombre de protéines non histones, et a été rapportée pour favoriser la progression du CG. HDAC6 peut être activée transcriptionnellement par HNF4a et peut promouvoir l’expression de HNF4a, formant ainsi une boucle HDAC6/HNF4a. miR-1, qui était significativement régulé à la baisse dans les tissus de MIG, pouvait se lier à la 3′-UTR de HDAC6 et HNF4a. Dans une autre étude de Wang et al., il a été montré qu’après une stimulation par DCA, l’expression du FXR était régulée à la hausse et activait davantage SNAI2 (répresseur transcriptionnel de la famille Snail 2), qui réprimait transcriptionnellement l’expression de miR-1. Finalement, l’axe FXR/SNAI2/miR-1/HNF4a-HDAC6/ marqueur intestinal a été formé en réponse à la stimulation par les acides biliaires.
La méthylation de l’ADN joue un rôle vital dans divers processus biologiques, et la méthylation de l’ADN liée aux gènes peut se produire dans les promoteurs et réprime généralement la transcription des gènes. Il a été constaté qu’une expression réduite de SOX2 pendant la progression de la MIG favorisait l’expression de CDX2 en réduisant le niveau de méthylation de l’ADN dans la région promotrice de CDX2. Il a également été démontré que miR-21 inhibait l’expression de SOX2, entraînant des schémas d’expression opposés de CDX2 et SOX2 dans les cellules gastriques stimulées par les acides biliaires. La protéine 1 liée à Dickkopf (DKK1), connue comme un inhibiteur de la voie de signalisation Wnt, joue un rôle important dans la progression du CG. Il a été observé que dans la MIG induite par les acides biliaires, l’expression de DKK1 était réduite et que le niveau de méthylation de la région promotrice de DKK1 était augmenté, entraînant une régulation à la hausse de l’expression des marqueurs intestinaux dans les tissus de MIG.
La méthylation de l’ARN fait référence à l’ajout de groupes méthyle à différentes positions dans l’ARN, telle que la méthylation m6A, qui est considérée comme la modification de méthylation la plus courante se produisant sur la base nucléique. ALKBH5 (protéine homologue de réparation d’alkylation 5) est une désméthylase majeure qui inverse les modifications de méthylation m6A, tandis que YTHDF2 (protéine de liaison à l’ARN m6A YTH N6-Méthyladénosine) reconnaît des sites m6A spécifiques et accélère la dégradation de l’ARN modifié par m6A. Il a été constaté que la régulation à la hausse de ALKBH5 augmentait l’expression de ZNF333 (protéine à doigt de zinc 333) dans les tissus de MIG ainsi que dans les lignées de cellules gastriques traitées par les acides biliaires en éliminant la dégradation de l’ARNm dépendante de m6A-YTHDF2. Ensuite, ZNF333 réprime transcriptionnellement l’expression de la cylindromatose et active indirectement la voie de signalisation NF-kB, qui à son tour favorise l’expression de CDX2. De plus, p65, un facteur de transcription clé de la voie de signalisation NF-kB, favorise l’expression de ALKBH5 en se liant au promoteur de ALKBH5, formant ainsi une boucle de rétroaction positive.
Bien que les acides biliaires aient été montrés comme jouant un rôle important dans l’induction de la MIG, il existe un manque relatif de recherches abordant si les molécules clés dans le mécanisme d’action des acides biliaires peuvent servir de cibles thérapeutiques pour la MIG. Le resvératrol est un médicament ayant des effets antitumoraux potentiels, il a été constaté que le resvératrol pouvait activer FOXO4 en augmentant la phosphorylation de FOXO4 via la voie PI3K/AKT, puis inhibait l’expression des marqueurs de MIG induits par CDCA, et a un effet de réversion potentiel sur la MIG, en particulier la MIG causée par le reflux d’acides biliaires. Il pourrait y avoir d’autres molécules ou voies de signalisation dans l’induction de la MIG par les acides biliaires qui pourraient être des cibles potentielles pour le traitement de la MIG, mais une exploration plus approfondie est nécessaire.
En tant que l’une des lésions précancéreuses et facteurs de risque pour le CG, la relation entre la métaplasie intestinale et le reflux biliaire a été largement rapportée et reconnue. Nous suggérons que le rôle du reflux biliaire dans le processus de MIG explique pourquoi la MIG reste difficile à inverser après l’éradication de Hp. La MIG induite par le reflux biliaire est principalement médiée par les acides biliaires et régulée par plusieurs molécules et voies de signalisation critiques, y compris FXR, TGR5, HNF4a, les microARN, les modifications de méthylation et la voie NF-kB. Cependant, étant donné que les études existantes n’ont exploré que le mécanisme d’un seul acide biliaire dans l’induction du phénotype de MIG, elles présentent également certaines lacunes. Par conséquent, des études plus approfondies devraient être menées pour déterminer comment le profil des acides biliaires du suc gastrique change chez les patients atteints de MIG et le rôle des autres acides biliaires dans la promotion du processus de MIG. Dans l’ensemble, l’étude de la MIG induite par les acides biliaires est d’une grande importance, non seulement en suggérant la nécessité d’une attention particulière à la survenue d’événements de MIG et de CG chez les patients atteints de reflux biliaire, mais également en fournissant de nombreuses cibles thérapeutiques possibles pour le traitement de la MIG.