Les bactériophages ciblés offrent une thérapie gastro-intestinale standardisée et évolutive

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université de Copenhague ont cultivé de « bons virus » à partir d’excréments. L’objectif est de remplacer les capsules fécales actuellement utilisées dans ce qu’on appelle les transplantations fécales. Leur nouvelle technique a montré son potentiel dans des études sur des souris et l’espoir est qu’elle améliorera ce traitement salvateur grâce à la standardisation et ouvrira la voie à la médecine traditionnelle.

La plupart des gens se font vacciner sans considérer que l’histoire des vaccinations a commencé lorsque le liquide était extrait des ampoules remplies de pus des vaches malades. De même, la pénicilline moderne est loin de ses origines – ; une moisissure dans la boîte de Pétri d’Alexander Fleming regorgeant de staphylocoques.

Une autre forme de médecine vitale connaît une évolution similaire : les transplantations fécales, dans lesquelles des matières fécales humaines sont transférées d’une personne à une autre, sauvent des centaines de vies chaque année rien qu’au Danemark. Mais à l’avenir, le traitement pourrait devenir un remède plus propre avec un potentiel beaucoup plus large – ; très loin des excréments qui est son point de départ.

À terme, notre espoir est d’avoir un produit exempt de bactéries et de virus potentiellement nocifs, ne laissant qu’une dose purifiée de bons virus, appelés bactériophages, qui peuvent potentiellement combattre divers troubles gastro-intestinaux et, à long terme, être utilisés pour traiter un un large éventail de problèmes de santé.

Torben Sølbeck Rasmussen, professeur adjoint, Département des sciences alimentaires, Université de Copenhague

Rasmussen dirige la nouvelle recherche avec son collègue du département, le professeur Dennis Sandris Nielsen, et un ensemble de chercheurs internationaux, notamment une équipe de recherche de Tal Tech en Estonie. L’objectif à long terme est que le traitement évolue vers une simple pilule qui peut être prescrite par un médecin ou trouvée dans les rayons des pharmacies – ; adapté aux particuliers, mais accessible à tous. Pourtant, le chemin à parcourir est long.

« Aujourd’hui, les transplantations fécales ne sont utilisées que pour traiter les personnes très malades, généralement des patients dont la vie est en danger en raison de problèmes de santé. Clostridioides difficile infections bactériennes. Les donneurs sont rigoureusement sélectionnés pour détecter un certain nombre de bactéries et de virus pathogènes connus, mais cela coûte cher et il existe toujours un certain degré d’incertitude puisque le contenu exact des excréments donnés varie d’un don à l’autre. Cette technique nous permet d’approcher un traitement standardisé où nous savons exactement ce que reçoit un patient », explique Dennis Sandris Nielsen.

La science alimentaire à la rescousse

Leur nouvelle méthode utilise la fermentation, un processus connu de la science alimentaire, utilisé entre autres dans la fabrication du kombucha, du kimchi et du pain au levain. C’est là qu’intervient l’expertise des chercheurs en science alimentaire.

Bref, ils créent des conditions favorables dans un contenant hermétique pour cultiver une culture bactérienne favorisant les micro-organismes bénéfiques. La fermentation est également le processus par lequel des micro-organismes sont cultivés industriellement pour produire des composés spécifiques.

Dans ce cas, les chercheurs commencent par une culture microbienne à partir de matières fécales et le produit final est un mélange complexe de bactéries et de bactériophages – des virus qui attaquent uniquement les bactéries.

La technique utilise un dispositif connu sous le nom de chémostat – ; un récipient qui reçoit en permanence un liquide contenant des nutriments spécifiques (un « milieu de croissance ») tout en drainant une quantité égale de liquide.

Les matières fécales sont initialement ajoutées au récipient, et l’effet du remplacement du liquide est qu’un plus grand nombre de bactéries (et de bactériophages) qui prospèrent dans le milieu de croissance donné sont cultivées, tandis que d’autres contenus, y compris les virus infectieux pour les humains (eucaryotes), sont progressivement supprimés.

Cette configuration permet aux chercheurs de contrôler le contenu du chémostat en ajustant la composition et la dilution du milieu de croissance à partir du remplacement du fluide.

Le but est de créer un équilibre avec une composition spécifique de bactéries et de bactériophages, ce qui permet une standardisation importante. Cette standardisation rend le traitement évolutif et plus sûr car elle garantit un contenu cohérent dans chaque lot tant que la « communauté » de micro-organismes reste équilibrée.

La plupart des souris guérissent grâce au mélange

Les chercheurs ont testé la nouvelle technique de fermentation dans des chemostats sur des souris dans deux études ciblant deux troubles différents. Une étude s’est concentrée sur le traitement de l’obésité et l’autre sur les infections par le virus mortel C. difficile bactérie dangereuse non seulement pour les humains mais aussi pour les souris.

Les résultats les plus significatifs sont apparus chez des souris infectées par C. difficile : la plupart des personnes traitées avec le mélange se sont complètement rétablies, tandis que la majorité du groupe témoin est décédée des suites de l’infection.

« Nos tests de suivi suggèrent qu’au moins cinq souris sur huit ont été guéries par le traitement. Ce succès lors de notre premier essai de fermentation indique la possibilité d’optimiser davantage le processus », explique Torben Sølbeck Rasmussen.

L’étude sur le traitement de l’obésité a également produit des effets, quoique plus modérés. Ensemble, ces études laissent entrevoir un avenir prometteur pour ce type de traitement.

Avec la normalisation et la sécurité, davantage de personnes pourraient être aidées

Aujourd’hui, les transplantations fécales ne constituent un traitement standard que pour quelques maladies gastro-intestinales graves, telles que les infections à C. difficile (CDI), où la vie des patients est en danger. Ceci est très efficace, aidant neuf patients sur dix et sauvant de nombreuses vies chaque année. Cependant, le processus de don fécal reste un « noir boîte brune », comme l’appellent les chercheurs dans le domaine. Le contenu exact des selles du donneur est inconnu et l’effet précis du transfert microbien sur le receveur n’est pas entièrement compris, ce qui limite une utilisation plus large du traitement.

« Nous savons que la santé intestinale est cruciale pour un large éventail de pathologies et pour la santé globale. Le potentiel d’applications plus larges est donc important si nous pouvons créer un produit standardisé et sûr à l’aide de ces bactériophages extraits », explique Torben Sølbeck Rasmussen.

Les futurs traitements pourraient viser des pathologies telles que l’asthme et le diabète de type 1, ce qui, selon Dennis Sandris Nielsen, impliquerait un traitement dès la petite enfance.

« Traiter des personnes âgées gravement malades sans autre alternative est très différent du traitement d’un bébé de neuf mois présentant un risque de développer de l’asthme. Cela souligne la nécessité de la standardisation sur laquelle nous travaillons. Pour y parvenir, il faut le plus haut niveau de sécurité »,  » ajoute Nielsen.

Faits sur les bactériophages

Les bactériophages sont des virus qui infectent uniquement les bactéries et sont très spécifiques ; chaque bactériophage cible uniquement des bactéries spécifiques. Ainsi, avoir le bon « cocktail » de bactériophages peut être très efficace dans le traitement des infections et est également essentiel pour un système digestif sain et équilibré.

Faits : Vous êtes ce que vous mangez, parce que votre intestin est un jardin

Nos intestins abritent 100 000 milliards de micro-organismes ; certains bénéfiques, d’autres nocifs et quelques-uns potentiellement dangereux. Les rôles que beaucoup jouent par rapport à notre santé restent inconnus. En général, un intestin sain est un intestin équilibré, doté d’un microbiome diversifié plutôt que dominé par quelques bactéries.

Aujourd’hui, nous savons que la santé intestinale a un impact significatif sur le bien-être général, notamment sur la santé mentale, l’obésité, la réponse immunitaire et la concentration. Les aliments que nous consommons jouent un rôle important dans le façonnement de notre intestin. Les bactéries se spécialisent dans la décomposition de divers aliments ; par exemple, manger beaucoup de brocoli nourrit les bactéries bénéfiques qui s’y développent, ce qui peut, à son tour, améliorer votre santé.

Faits : le traitement des matières fécales aujourd’hui et à l’avenir

Un système digestif sain est comme un écosystème équilibré, où le microbiome peut se restaurer si une espèce devient trop répandue – ; un peu comme les animaux de la savane. En cas de déséquilibre grave, un nouvel état peut devenir stable, rendant difficile le retour à l’équilibre précédent. Les plis et les crevasses du système digestif, où les bactéries bénéfiques peuvent repousser, sont souvent notre grâce salvatrice. Cependant, les antibiotiques ou une mauvaise santé intestinale peuvent menacer cette capacité.

Les personnes âgées dont le système immunitaire est affaibli, par exemple, souffrent d’infections potentiellement mortelles à C. difficile. Aujourd’hui, on leur propose un traitement fécal provenant de donneurs sains. Les capsules contenant les excréments d’un donneur dépisté sont ingérées sous forme de pilule qui se dissout dans l’intestin, introduisant des virus et une variété de bactéries bénéfiques qui sont rares. Ce traitement sauve de nombreuses vies chaque année rien qu’au Danemark. Mais à l’avenir, ce traitement pourrait être remplacé par une alternative cultivée. Ici, l’idée centrale est que les bactériophages cultivés élimineront les bactéries nocives et les maintiendront sous contrôle jusqu’à ce que les « bonnes bactéries » natives de l’intestin reviennent pour rétablir un équilibre sain.

Informations supplémentaires : « Pourrait se transformer en or »

Les chercheurs espèrent qu’une normalisation accrue mènera à l’obtention d’un brevet et rendra leurs recherches plus attrayantes pour les investisseurs, ce qui permettra à son tour de progresser vers la médecine traditionnelle. Il existe déjà une forte incitation économique à standardiser ce traitement. Actuellement, le recrutement de donneurs pour des transplantations fécales nécessite un dépistage approfondi des micro-organismes pathogènes. Ce processus est long et coûteux, ce qui limite le nombre de traitements disponibles. Si l’alternative cultivée atteint le même niveau d’efficacité que celui suggéré par ces études, ces problèmes pourraient être résolus et la production serait relativement facile à accroître.

« Cela en fait de meilleures perspectives commerciales, mais plus important encore, cela signifie que beaucoup plus de patients, souffrant d’un plus large éventail de pathologies, pourraient potentiellement être traités », explique Torben Sølbeck Rasmussen.