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Rôle du microbiome cutané dans le lymphome T cutané

Des recherches montrent comment les bactéries de la peau influencent la progression du lymphome cutané à cellules T.

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Le lymphome cutané à cellules T (LCCT) est un type de cancer qui touche certains globules blancs, en particulier les cellules T présentes dans la peau. Parmi les LCCT, la Mycose fongoïde (MF) est la forme la plus courante. Aux États-Unis, environ 4,1 cas sont signalés pour chaque million de personnes. Les patients atteints de MF ont généralement plusieurs lésions cutanées causées par la prolifération de cellules T cancéreuses et de certaines cellules immunitaires normales. Au fur et à mesure que la maladie progresse, de plus en plus de ces cellules cancéreuses et normales s'accumulent dans la peau, ce qui entraîne une inflammation et une rougeur accrues dans les zones touchées.

Les lésions dans la MF peuvent être classées selon le nombre de cellules immunitaires rassemblées et l'apparence enflammée de la peau. Il y a trois grandes étapes : patch, plaque et tumeur. À un stade précoce (IA - IIA), la MF a tendance à être moins agressive, et de nombreux patients ont de bons taux de survie. Cependant, les chances de survie chutent considérablement aux stades avancés (environ 20 %). Les raisons pour lesquelles la MF se développe ne sont pas entièrement connues, et les traitements disponibles sont limités, rendant difficile la guérison de la maladie.

Le développement de la MF

On pense que la MF commence à partir de cellules T matures présentes dans la peau. Ces cellules sont similaires à d'autres cellules T mémoire prêtes à réagir aux infections. Cependant, certains chercheurs pensent que le changement cancéreux peut commencer plus tôt, lorsque les cellules T sont encore en développement dans le thymus, notamment à des stades précoces spécifiques. Les changements précoces dans ces cellules pourraient les amener à se diriger vers la peau, où elles peuvent croître et former des lésions.

Actuellement, on ne sait pas ce qui pousse les cellules T à changer et à commencer à croître de manière incontrôlée dans la MF. Certains virus sont considérés comme des coupables potentiels, car d'autres types de lymphomes sont liés à des Infections virales. Des preuves suggèrent que les patients atteints de MF ont un risque plus élevé de développer d'autres cancers liés aux virus, soit en même temps, soit plus tard. Cependant, différentes études ont montré des résultats contradictoires concernant le rôle exact des virus dans la MF.

Voies influençant la MF

Les mécanismes derrière le développement de la MF sont encore en cours de recherche. Dans les cellules T normales, leur activité et leur croissance sont contrôlées par trois signaux. Le premier signal se produit lorsque des protéines spécifiques activent les récepteurs des cellules T. Le deuxième signal, appelé co-stimulation, renforce le premier signal à travers diverses molécules. Le troisième signal implique des cytokines, qui sont des substances jouant un rôle dans les réponses immunitaires. Les signaux TCR et de co-stimulation mènent à des voies qui influencent l'activité des cellules T.

Dans la MF, beaucoup de ces voies ne fonctionnent pas correctement, et cela se voit dans l'activité du TCR, des voies de co-stimulation et des voies de cytokines. Cependant, l'activité génique dans la MF varie énormément entre les patients et même chez une même personne, rendant difficile l'identification d'une cause commune.

Le rôle du microbiome cutané

Des études récentes suggèrent que le microbiome cutané, qui se compose de diverses bactéries et autres microorganismes sur notre peau, pourrait influencer la façon dont la MF se développe. Certains patients atteints de MF ont montré des signes de maladie plus agressive et une souche distincte de Staphylococcus aureus sur leurs lésions cutanées. Cette souche était liée à un pire résultat clinique. En revanche, un autre groupe de patients avec un microbiome cutané plus équilibré avait de meilleurs résultats.

Une découverte importante était que la souche de S. aureus avec un facteur de virulence spécifique, appelé spa, était abondante chez les patients atteints de la maladie la plus grave. Ce facteur est connu pour activer la voie de signalisation NF-κB, qui est importante pour la co-stimulation des cellules T et peut contribuer à la progression de la MF. Certaines études ont documenté une activité anormale dans cette voie parmi les formes plus agressives de la MF, renforçant l'hypothèse selon laquelle le microbiome cutané joue un rôle crucial dans la maladie.

Investigation de l'influence du microbiome

Pour tester si le microbiome affecte la MF, les chercheurs ont effectué des analyses approfondies, y compris le séquençage d'ARN, qui examine l'activité génique dans des échantillons de peau, et d'autres approches pour étudier le microbiome et les composants viraux chez les mêmes patients.

Trois observations principales ont émergé de ces études :

  1. Variabilité de l'activité génique : Les différences dans l'activité génique entre les patients étaient principalement influencées par l'activation des différentes voies dans la signalisation des cellules T. Lorsque les chercheurs ont éliminé l'influence microbienne, la variabilité de l'activité génique a diminué, ce qui suggère que le microbiome cutané joue un rôle significatif dans la formation des signaux de la maladie.

  2. S. aureus et activation des voies : L'analyse a indiqué que la souche de S. aureus associée aux patients ayant une maladie plus grave déclenchait des voies de signalisation spécifiques, y compris NF-κB non canonique et la signalisation IL-1B. Ces voies contribuent à la survie et à l'activation des cellules T, suggérant que cette souche de S. aureus pourrait aggraver la maladie en renforçant l'activité des cellules T.

  3. Réponse immunitaire virale : Les chercheurs ont constaté qu'il y avait des réponses immunitaires actives contre les virus chez les patients atteints de MF. Ils ont remarqué une tendance selon laquelle certains virus, en particulier le virus d'Epstein-Barr (EBV) et le papillomavirus humain 71 (HPV71), étaient plus présents à la fois dans les lésions cutanées et dans le sang des patients, suggérant que ces virus pourraient également jouer un rôle dans le développement de la maladie.

Comprendre le cohorte de patients

L'étude a impliqué 10 patients diagnostiqués avec la MF, avec des échantillons de peau collectés à la fois sur des lésions actives et sur de la peau non affectée pour comparaison. Les chercheurs ont observé qu'un sous-groupe de patients (ΔSA-positif) avait des niveaux accrus de S. aureus sur leurs lésions, tandis qu'un autre sous-groupe (ΔSA-neutre) ne montrait pas une telle augmentation. Les patients ΔSA-positifs avaient un pronostic clinique nettement pire que leurs homologues neutres.

Résultats clés sur l'activité génique

L'analyse de séquençage d'ARN a révélé de fortes différences dans l'expression génique entre les types de lésions dans la MF. Les chercheurs ont utilisé diverses méthodes pour analyser les données d'expression génique, recherchant des voies qui avaient été perturbées dans la MF. Les voies liées à la signalisation des cellules T étaient notamment différentes chez les patients ayant différents types de lésions.

L'analyse a également mis en évidence que l'influence du microbiome était centrale dans la variabilité de l'activité génique. Après avoir intégré les données du microbiome avec les données transcriptomiques, la complexité des schémas d'activité génique a diminué, indiquant que le microbiome a un impact significatif sur l'expression génique liée à la MF.

Réponses microbiennes dans la MF

Les chercheurs ont examiné de près comment le microbiome cutané affectait l'activité génique chez les patients atteints de MF. Ils ont découvert que certaines voies liées aux réponses immunitaires étaient activées en réponse à différentes populations microbiennes. En particulier, les voies qui activent les réponses aux composants bactériens étaient actives chez les patients avec des lésions de type patch par rapport à ceux avec des lésions de type plaque.

Certaines voies immunitaires étaient également plus actives dans les lésions de plaque, notamment celles impliquées dans la réponse à S. aureus, soulignant le rôle significatif que joue le microbiome cutané dans la modulation de la réponse immunitaire dans la MF. Chez ces patients, les voies qui contrent les infections à S. aureus étaient enrichies, suggérant une réaction à la prolifération excessive de cette bactérie.

Lien entre le microbiome et la progression de la maladie

L'intégration des données du microbiome avec celles de l'expression génique a aidé à clarifier les relations entre différentes populations bactériennes, leur influence sur la signalisation des cellules T et les résultats cliniques des patients. En particulier, une corrélation positive entre la présence de la souche de S. aureus et l'activité accrue des voies qui favorisent l'activité des cellules T a été notée.

Notamment, l'étude a souligné que cette souche de S. aureus pourrait potentiellement activer des voies permettant aux cellules T de survivre et de proliférer, conduisant aux caractéristiques observées dans les cellules T malignes de la MF.

Facteurs viraux dans l'étiologie de la MF

Une autre découverte significative dans la recherche a été le rôle potentiel des virus dans la MF. La présence de charges virales élevées, en particulier d'EBV et d'HPV71, a été notée tant dans les lésions cutanées que dans le sang. La présence de virus, combinée à des preuves de réponses immunitaires contre ces virus, suggère qu'ils pourraient contribuer au développement de la MF.

Dans les lésions cutanées, les cellules T avaient une plus grande probabilité de reconnaître les protéines associées à l'EBV que celles de la peau non lésée, indiquant que les cellules T pourraient réagir aux antigènes viraux d'une manière qui lie les virus au développement de la MF.

Conclusion : Un modèle de développement de la MF

Les résultats globaux suggèrent une interaction complexe entre le microbiome cutané, l'activité des cellules T et éventuellement les infections virales dans le développement de la MF. La recherche propose que les changements cancéreux initiaux dans les cellules T pourraient être influencés par des facteurs tels que les infections virales. Une fois que les cellules T malignes infiltrent la peau, elles déclenchent une réponse dans le microenvironnement, entraînant des changements dans le microbiome et alimentant davantage la progression de la maladie.

Chez les patients avec un microbiome équilibré, le résultat clinique tend à être meilleur. Cependant, chez les patients ayant un pathogène dominant comme la souche de S. aureus, le pronostic de la maladie s'aggrave considérablement. Cette interaction complexe inspire une nouvelle compréhension potentielle de la MF, ce qui est crucial pour développer de meilleures stratégies de traitement à l'avenir.

Directions futures

À l'avenir, des études plus étendues impliquant des groupes de patients plus nombreux sur une période prolongée sont nécessaires. Ces efforts pourraient aider à clarifier comment différents facteurs influencent le développement et la progression de la MF et peuvent conduire à de meilleures options de gestion et de traitement pour les patients souffrant de cette maladie complexe. Comprendre l'interaction entre les bactéries, les virus et les réponses immunitaires sera clé pour déchiffrer les mécanismes précis derrière la MF et ses résultats cliniques variés.

Résumé

En résumé, cette recherche met en lumière le rôle significatif du microbiome cutané dans l'influence de la progression du lymphome cutané à cellules T. En identifiant des voies clés et des interactions avec des facteurs viraux potentiels, l'étude pose les bases pour une exploration future des mécanismes sous-jacents de cette maladie complexe. Alors que la communauté scientifique continue d'examiner ces relations, l'espoir est de développer des traitements plus efficaces pour ceux affectés par la MF, améliorant ainsi in fine les soins et les résultats pour les patients.

Source originale

Titre: Multiomic Data Integration Reveals Microbial Drivers of Aetiopathogenesis in Mycosis Fungoides

Résumé: BackgroundMycosis fungoides (MF) represents the most prevalent entity of cutaneous T cell lymphoma (CTCL). The MF aetiopathogenesis is incompletely understood, due to strong transcriptomic heterogeneity and opposing perspectives on the initial oncologic transformation mapping the event to both early thymocytes and mature, effector memory T cells. Recently, using clinical specimen, our group showed that the skin microbiome aggravates disease course, mainly driven by an outgrowing, pathogenic S. aureus strain carrying the virulence factor spa, which reportedly activates the T cell signalling pathway NF-{kappa}B. MethodsTo further investigate the role of the skin microbiome in MF aetiopathogenesis, we here performed RNA sequencing, multiomic data integration of the skin microbiome and skin transcriptome using Multi-Omic Factor Analysis (MOFA), virome profiling, and T cell receptor (TCR) sequencing in 10 MF patients representing a subset of our previous study cohort. ResultsWe observed that inter-patient transcriptional heterogeneity may be largely driven by differential activation of T cell signalling pathways. Strikingly, the MOFA model resolved the heterogenous activation pattern of T cell signalling after denoising the transcriptome from microbial influence. The MOFA model showed that the outgrowing S. aureus strain evoked signalling by non-canonical NF-{kappa}B and IL-1B, which likely fuelled the aggravated disease course. Further, the MOFA model revealed aberrant pathways of early thymopoiesis alongside enrichment of antiviral innate immunity. In line, viral prevalence, particularly of Epstein-Barr virus (EBV), trended higher in both lesional skin and the blood compared to nonlesional skin. Additionally, TCRs in both MF skin lesions and the blood were significantly more likely to recognize EBV peptides involved in latent infection. ConclusionsFirst, our findings suggest that S. aureus with its virulence factor spa fuels MF progression trough non-canonical NF-{kappa}B and IL-1B signalling. Second, our data provide insights into the potential role of viruses in MF aetiology. Last, we propose a model of microbiome-driven MF aetiopathogenesis: Thymocytes undergo initial oncologic transformation, potentially caused by viruses. After maturation and skin infiltration, an outgrowing, pathogenic S. aureus strain evokes activation and maturation into effector memory T cells, resulting in aggressive disease.

Auteurs: Volker Mailaender, P. Licht

Dernière mise à jour: 2024-01-15 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.15.575621

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.15.575621.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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