"Non seulement le régime riche en graisses modifie la biologie des cellules souches, mais il modifie également la biologie des populations de cellules non souches, ce qui conduit collectivement à une augmentation de la formation de tumeurs", déclare Omer Yilmaz.
Une nouvelle recherche du MIT révèle qu'un régime riche en graisses est lié à des modifications des cellules souches intestinales, ce qui contribue à expliquer un risque accru de cancer.
Au cours de la dernière décennie, des études ont montré que l'obésité et une alimentation riche en graisses et en calories sont des facteurs de risque importants pour de nombreux types de cancer. Maintenant, une nouvelle étude du MIT révèle comment un régime riche en graisses rend les cellules de la muqueuse intestinale plus susceptibles de devenir cancéreuses.
L'étude des souris suggère qu'un régime riche en graisses entraîne un boom démographique des cellules souches intestinales et génère également un pool d'autres cellules qui se comportent comme des cellules souches, c'est-à-dire qu'elles peuvent se reproduire indéfiniment et se différencier en d'autres types de cellules. Ces cellules souches et cellules "ressemblant à des souches" sont plus susceptibles de provoquer des tumeurs intestinales, explique Omer Yilmaz, professeur adjoint de biologie au MIT et chef de l'équipe de recherche.
"Non seulement le régime riche en graisses modifie la biologie des cellules souches, mais il modifie également la biologie des populations de cellules non souches, ce qui conduit collectivement à une augmentation de la formation de tumeurs", explique Yilmaz, qui est membre du Koch du MIT. Institute for Integrative Cancer Research et pathologiste gastro-intestinal au Massachusetts General Hospital.
"Dans le cadre d'un régime riche en graisses, ces cellules non souches acquièrent les propriétés des cellules souches de sorte que lorsqu'elles sont transformées, elles deviennent tumorigènes", explique David Sabatini, professeur de biologie au MIT, membre du Whitehead Institute et chercheur au Institut médical Howard Hughes.
Sabatini et Yilmaz, qui ont précédemment collaboré à la recherche sur les effets de la restriction calorique sur le potentiel des cellules souches dans l'intestin, sont les auteurs principaux de l'étude, qui apparaît dans Nature le 2 mars. Les auteurs principaux de l'article sont Semir Beyaz, un chercheur de l'Université de Harvard. étudiant diplômé affilié au Koch Institute et au Dana-Farber / Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center; le post-doctorant du MIT Miyeko Mana; et Jatin Roper, gastro-entérologue du Tufts Medical Center et chercheur invité.
Explorer le risque de cancer
Les personnes obèses ont un plus grand risque de développer un cancer colorectal, selon des études antérieures. Le laboratoire de Yilmaz, qui étudie la relation entre l'alimentation et le cancer, a entrepris de découvrir les mécanismes cellulaires qui sous-tendent le risque accru de cancer du côlon.
"Nous voulions comprendre comment un régime alimentaire riche en graisses à long terme influence la biologie des cellules souches, et comment ces changements induits par le régime alimentaire qui se produisent dans les cellules souches ont un impact sur l'initiation des tumeurs dans l'intestin", explique Yilmaz.
Des études récentes ont montré que les cellules souches intestinales, qui durent toute la vie, sont les cellules les plus susceptibles d'accumuler les mutations à l'origine du cancer du côlon. Ces cellules souches vivent dans la muqueuse de l'intestin, connue sous le nom d'épithélium, et génèrent tous les différents types de cellules qui composent l'épithélium.
Pour étudier un lien possible entre ces cellules souches et le cancer lié à l'obésité, Yilmaz et ses collègues ont nourri des souris en bonne santé avec un régime composé de 60 % de matières grasses pendant neuf à 12 mois. Ce régime, a noté Yilmaz, est beaucoup plus riche en matières grasses que le régime américain typique, qui contient généralement environ 20 à 40 % de matières grasses.
Au cours de cette période, les souris suivant un régime riche en graisses ont gagné 30 à 50 % de masse corporelle en plus que les souris recevant un régime normal, et elles ont développé plus de tumeurs intestinales que les souris suivant un régime normal.
Ces souris ont également montré des changements distinctifs dans leurs cellules souches intestinales, ont découvert les chercheurs. Premièrement, ils ont découvert que les souris suivant un régime riche en graisses avaient beaucoup plus de cellules souches intestinales que les souris suivant un régime normal. Ces cellules souches ont également pu fonctionner sans l'apport des cellules voisines.
Normalement, les cellules souches intestinales sont entourées de cellules de soutien ou de « niche », qui régulent l'activité des cellules souches et leur indiquent quand générer des cellules souches ou des cellules différenciées. Cependant, les cellules souches de souris suivant un régime riche en graisses étaient plus capables de fonctionner par elles-mêmes; lorsqu'elles ont été retirées des souris et cultivées dans une boîte de culture sans leurs cellules de niche, elles ont donné naissance à des "mini-intestins" beaucoup plus facilement que les cellules souches intestinales de souris suivant un régime alimentaire normal.
"Vous avez plus de cellules souches et elles sont capables de fonctionner indépendamment des apports provenant de leur microenvironnement", explique Yilmaz.
Élargir le pool
Les chercheurs ont également découvert qu'une autre population connue sous le nom de cellules progénitrices - les cellules filles différenciées des cellules souches - commençait à se comporter comme des cellules souches :elles commençaient à vivre beaucoup plus longtemps que leur durée de vie habituelle de quelques jours, et elles pouvaient également générer des mini-intestins lorsque cultivé à l'extérieur du corps.
"C'est vraiment important car on sait que les cellules souches sont souvent les cellules de l'intestin qui acquièrent les mutations qui donnent naissance à des tumeurs", explique Yilmaz. "Non seulement vous avez plus de cellules souches traditionnelles (avec un régime riche en graisses), mais vous avez maintenant des populations sans cellules souches qui ont la capacité d'acquérir des mutations qui donnent naissance à des tumeurs."
Les chercheurs ont également identifié une voie de détection des nutriments qui est hyperactivée par le régime riche en graisses. Le capteur d'acides gras connu sous le nom de PPAR-delta réagit à des niveaux élevés de graisse en activant un processus métabolique qui permet aux cellules de brûler les graisses comme source d'énergie au lieu de leurs glucides et sucres habituels.
"En effet, les agonistes à petites molécules de PPAR-delta imitent les effets d'un régime riche en graisses chez les animaux nourris avec un régime normal", explique Sabatini.
En plus d'activer ce programme métabolique, PPAR-delta semble également activer un ensemble de gènes importants pour l'identité des cellules souches, explique Yilmaz. Son laboratoire étudie maintenant comment cela se produit dans l'espoir d'identifier d'éventuelles cibles de médicaments anticancéreux pour les tumeurs qui surviennent dans l'obésité.
Gokhan Hotamisligil, directeur du Sabri Ulker Center for Nutrient, Genetic, and Metabolic Research à la Harvard School of Public Health, affirme que l'étude offre de manière convaincante une explication potentielle du mécanisme par lequel une alimentation riche en graisses contribue au cancer.
"Bien que le problème soit très important, on sait très peu comment cela se produit", déclare Hotamisligil. "Cette étude ajoute une perspective intéressante du point de vue des cellules souches."
Publications :Semir Beyaz, et al., "Un régime riche en graisses améliore la souche et la tumorigénicité des progéniteurs intestinaux", Nature 531, 53-58 (03 mars 2016); doi:10.1038/nature17173
