Des bactéries probiotiques modifiées pour traquer et détruire les tumeurs

Des usines microscopiques à médicaments à l'intérieur des tumeurs

Une vague de recherches transforme des bactéries intestinales inoffensives en armes de précision contre le cancer. Dans des études publiées au cours de l'année écoulée, des équipes de Chine, du Canada et des États-Unis ont indépendamment modifié des souches probiotiques pour qu'elles recherchent les tumeurs, les colonisent et libèrent des agents anticancéreux directement sur le site de la maladie, épargnant potentiellement aux patients les effets secondaires dévastateurs de la chimiothérapie conventionnelle.

La dernière avancée, publiée le 17 mars dans PLOS Biology, provient de l'Université de Shandong en Chine. Tianyu Jiang et ses collègues ont reprogrammé Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) – une souche probiotique naturellement présente dans l'intestin humain – pour synthétiser la Romidepsine (FK228), un composé anticancéreux approuvé par la FDA. Lors d'expériences sur des souris, les bactéries modifiées se sont accumulées avec succès à l'intérieur des tumeurs et ont libéré le médicament précisément là où il était nécessaire.

"La souche probiotique est très prometteuse pour le traitement du cancer, ouvrant la voie à de futures avancées dans ce domaine", ont écrit les chercheurs.

Pourquoi les bactéries sont des infiltrateurs tumoraux idéaux

Les tumeurs solides créent un environnement que la plupart des médicaments peinent à pénétrer : leur cœur est privé d'oxygène, acide et protégé du système immunitaire. Mais ces conditions hostiles sont précisément celles où certaines bactéries prospèrent. Les souches probiotiques migrent naturellement vers les tissus tumoraux et les colonisent par le biais de vaisseaux sanguins perméables, exploitant le microenvironnement pauvre en oxygène et immunodéprimé qui protège normalement le cancer des défenses de l'organisme.

Une équipe distincte de l'Université de Waterloo au Canada a adopté une approche entièrement différente. Publiés dans ACS Synthetic Biology fin 2025, leurs travaux ont utilisé Clostridium sporogenes, une bactérie du sol qui se développe sans oxygène. Les chercheurs ont inséré un gène de tolérance à l'oxygène contrôlé par la détection du quorum – un système de communication bactérien qui s'active uniquement après qu'un nombre suffisant de bactéries se soient accumulées à l'intérieur d'une tumeur. Comme l'a expliqué l'ingénieur biomédical Brian Ingalls, ils ont "construit quelque chose comme un circuit électrique, mais au lieu de fils, ont utilisé des morceaux d'ADN".

Les vaccins anticancéreux de Columbia fabriqués à partir de bactéries

Le programme le plus ambitieux est peut-être celui de l'Université Columbia, où les chercheurs Nicholas Arpaia et Tal Danino, financés par le NCI, ont publié des études jumelles dans Nature et Science Immunology en octobre 2024. Leur approche va au-delà de l'administration de médicaments : ils ont modifié les bactéries EcN pour qu'elles transportent 19 néoantigènes spécifiques à la tumeur – des protéines anormales propres au cancer d'un patient – créant essentiellement un vaccin microbien personnalisé.

Chez des souris atteintes de tumeurs colorectales, une seule injection de ces bactéries modifiées a considérablement réduit ou complètement éliminé les tumeurs et prolongé la survie. Les bactéries se sont également avérées efficaces contre le mélanome et les maladies métastatiques. Une étude parallèle a montré que les bactéries délivrant de l'interféron gamma directement aux tumeurs pouvaient surmonter la résistance aux inhibiteurs de point de contrôle – un obstacle majeur dans l'immunothérapie actuelle.

De la souris à l'homme : la voie à suivre

Aucune de ces approches n'a encore été testée chez l'homme, et d'importants obstacles subsistent. Les scientifiques doivent démontrer la sécurité à long terme, développer des méthodes pour éliminer les bactéries modifiées après le traitement et – pour les approches vaccinales personnalisées – résoudre le défi consistant à identifier les antigènes tumoraux uniques de chaque patient suffisamment rapidement pour une utilisation clinique.

Néanmoins, la traduction clinique progresse. Un essai de phase I en 2025 a utilisé des nanoparticules ciblées par le folate pour co-administrer Lactobacillus casei avec des nanocorps anti-PD-1 chez des patients atteints d'un cancer colorectal de stade III, avec des résultats préliminaires montrant que l'approche était bien tolérée et exempte de toxicités graves.

Si ces résultats se confirment dans des essais humains à plus grande échelle, les bactéries modifiées pourraient représenter un changement de paradigme en oncologie – transformant les propres alliés microbiens de l'organisme en tueurs de cancer ciblés qui agissent de l'intérieur, sans les dommages collatéraux de la radiothérapie et de la chimiothérapie.