Nouvelles connaissances grâce à la multiomique et au système de reporting biotechnologique

Les métabolites présents dans les échantillons de sérum, d’urine et de selles permettent d’identifier les patients atteints de cirrhose aiguë décompensée qui présentent une “insuffisance hépatique aiguë sur chronique”, ce qui permet de prendre des mesures diagnostiques et thérapeutiques précoces. Telle est la conclusion d’un projet d’étude récent. Dans un projet mené par une autre équipe de recherche, le système de reporting “EXSISERS” a permis d’obtenir des informations intéressantes sur la pertinence du statut p53 dans la péritonite bactérienne spontanée, une complication infectieuse associée à la cirrhose du foie.

La fibrose ou la cirrhose hépatique avancée sont regroupées sous le terme de “maladie hépatique chronique avancée” (ACLD). La maladie hépatique chronique avancée se caractérise par des lésions persistantes et une cicatrisation progressive du foie. Le stade final de la fibrose hépatique est la cirrhose du foie. Les patients atteints de cirrhose avec décompensation aiguë (AD) ont un risque accru de développer une “insuffisance hépatique aiguë sur chronique” (ACLF). L’ACLF se caractérise par une défaillance d’organe extra-hépatique et une inflammation systémique. L’ACLF est associée à un risque grave de complications infectieuses et à une mortalité élevée à court terme. Afin d’améliorer le pronostic des patients concernés, des mesures diagnostiques et thérapeutiques précoces sont nécessaires en cas d’ACLF [1]. Dechaumet et al. ont présenté, lors du congrès de l’EASL de cette année, un projet de recherche dans lequel des signatures métabolomiques ont été identifiées pour distinguer les patients atteints de MA avec ou sans ACLF. Voici un résumé de ce projet de recherche et d’un autre sur les maladies hépatiques avancées [2,3].

Analyse des données de la cohorte MUCOSA-PREDICT

L’ensemble des substances de faible poids moléculaire (métabolites) est appelé métabolome. La mesure du métabolome peut être effectuée, par exemple, par chromatographie, spectrométrie de masse ou spectroscopie de résonance magnétique nucléaire. Le foie est un organe métaboliquement très actif et les maladies hépatiques sont de plus en plus étudiées en utilisant également des méthodes multiomiques (Fig. 1) [10]. Moreau et al. ont rapporté en 2020 dans le Journal of Hepatology qu’ils avaient pu identifier dans des échantillons de tissus, à l’aide d’une approche multiomique, une empreinte digitale spécifique de l’ACLF composée de 38 métabolites dans le sang, qui est corrélée à l’inflammation systémique et qui fonctionne comme indicateur d’un dysfonctionnement mitochondrial dans les organes périphériques [4].

Objectifs et méthodologie de l’étude : Le projet de Dechaumet et al. visait à , (i) d’examiner si l’étude des métabolites dans les échantillons d’urine et de selles présente une valeur ajoutée pour la caractérisation du métabolome chez les patients atteints de cirrhose décompensée et (ii) d’évaluer comment la métabolomique multi-matrice peut contribuer à améliorer la stratification des patients atteints de cirrhose décompensée [2]. Pour ce faire, les chercheurs ont analysé des échantillons de sérum, d’urine et de selles de la cohorte MUCOSA-PREDICT, dans laquelle 93 patients atteints de cirrhose avec décompensation aiguë sont suivis, en utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution. Au total, 402 métabolites ont été détectés et identifiés dans les trois matrices biologiques.

Résultats : Le plus grand nombre de métabolites dont les concentrations sont influencées par l’ACLF a été observé dans des échantillons de sérum [2]. Il est intéressant de noter que les concentrations de certains métabolites dans l’urine et les selles, qui n’ont pas été détectées dans le sérum, ont également été influencées par l’ACLF. Cependant, les analyses de courbes ROC effectuées pour les signatures métabolomiques dans des matrices individuelles ou combinées ont montré que la signature sérique était la plus performante pour distinguer la MA de l’ACLF. Il s’agit d’une constatation cliniquement pertinente, car les deux pathologies se chevauchent dans certains cas, mais il s’agit d’entités différentes en termes de physiopathologie et de traitement.

Mise en œuvre du système de reporting “EXSISERS

L’axe intestin-foie décrit les multiples interactions entre l’intestin et le foie, y compris les échanges de composants cellulaires et moléculaires, et joue un rôle central dans la régulation de processus (patho)physiologiques essentiels. Les patients atteints de cirrhose du foie présentent une épaisseur de muqueuse réduite, ce qui facilite le contact direct des bactéries avec les cellules épithéliales et la dégradation des composés cellulaires [5]. La translocation bactérienne est considérée comme une étape cruciale dans la pathogenèse des infections bactériennes [6]. Par exemple, la translocation de bactéries intestinales dans les ganglions lymphatiques mésentériques est un événement central dans la péritonite bactérienne spontanée. La péritonite bactérienne spontanée** est une inflammation du liquide d’ascite qui est particulièrement fréquente en cas de cirrhose du foie et qui peut avoir de graves conséquences.

** Les bactéries les plus fréquentes à l’origine des péritonites bactériennes spontanées sont Escherichia coli et Klebsiella pneumoniae à Gram négatif et Streptococcus pneumoniae à Gram positif [11].

Objectifs et méthodologie de l’étude : Selon Ernst et al. le stress cellulaire provoqué par le contact direct avec les bactéries affecte la famille de facteurs de transcription p53, qui agit comme un régulateur crucial du cycle cellulaire, des mécanismes de réparation et de la mort cellulaire (apoptose) [3]. Dans sa forme sauvage, p53 (wtp53) agit comme un suppresseur de tumeur central [7]. La famille des facteurs de transcription p53 comprend les protéines p63 et p73, qui sont structurellement et fonctionnellement homologues. Dans un grand nombre de tumeurs, on observe une altération de la fonction de p53 (mutations TP53). Dans leur étude, Ernst et al. les effets des bactéries de l’ascite sur l’expression des ^isoformes$ de p53 en ce qui concerne l’induction de la mort cellulaire dans les cellules épithéliales. Pour ce faire, ils ont utilisé un nouveau système de reporting biotechnologique [3]. Le système de reporting appelé EXSISERS peut suivre l’expression des isoformes sur une longue période dans des cellules vivantes [8].

^$ Les isoformes sont des variantes de protéines issues d’un seul gène.

Trois systèmes rapporteurs d’inteines luciférases spécifiques d’exons (EXSISERS) ont été intégrés aux exons 2, 4 et 7 du gène TP53. Les protéines clivées permettent le clivage de l’enzyme luciférase du polypeptide p53, tout en préservant l’intégrité structurelle des isoformes p53 [9]. Cette méthode permet de quantifier avec précision les rapports des isoformes de la protéine p53 au niveau cellulaire. Des cellules HCT116-EXISERS ont été mises en culture avec des Escherichia coli provenant de patients et les trois principaux groupes d’isoformes p53 – p53 pleine longueur induisant l’arrêt du cycle cellulaire, Δ40p53 induisant la mort cellulaire, Δ133p53/Δ160p53 pro-proliférative – ont été mesurés. Parallèlement, la mort cellulaire induite par les bactéries a été quantifiée dans les cellules HCT116 p53 de type sauvage et p53 knock-out. La microscopie électronique a été utilisée pour déterminer le type de mort cellulaire.

Résultats : La co-culture de bactéries provenant de patients avec des cellules HCT116-EXISERS a d’abord entraîné, en 15 minutes, une augmentation de la production de l’isoforme p53 Δ40p53 qui déclenche la mort cellulaire [3]. Ensuite, il y a eu une diminution des isoformes p53 pro-prolifératives Δ133p53/Δ160p53. Parallèlement, en réponse au contact avec les bactéries, une apoptose a été observée, qui présentait des caractéristiques morphologiques de paraptose, y compris un gonflement mitochondrial et une vacuolisation cytoplasmique. Parallèlement aux changements morphologiques observés, la cytométrie de flux a confirmé des dommages aux mitochondries et à la membrane plasmique. L’acinomycine D, un inhibiteur de paraptose bien connu, a bloqué efficacement la mort cellulaire induite par les bactéries. En accord avec l’induction mesurée de l’isoforme Δ40p53, l’induction de la mort cellulaire a été considérablement retardée par un knock-out de p53 médié par CRISPR/Cas9.

Congrès : EASL Congress 2024

Littérature :

1. Hübener P, Braun G, Fuhrmann V : Med Klin Intensivmed Notfmed 2018 ; 113(8) : 649-657.
2. Dechaumet S, et al : Multi-compart metabolomics for stratifying cirrhotic patients with acute decompensation, WED-083, EASL Congress, Milan, 5-8 June 2024.
3. Ernst M, et al : Liver cirrhosis and epithelial damage – The gut-liver axis in spontaneous bacterial peritonitis and its modulation by p53, WED-106, EASL Congress, Milan, 5-8 June 2024.
4. Moreau R, et al : J Hepatol 2020 ; 72 : 688-701.
5. Haderer, M. et al : Gut 2022 ; 71 : 580-592.
6. Rayes N : Étude expérimentale et clinique de l’influence des pré- et probiotiques sur la translocation bactérienne et les infections postopératoires après une intervention chirurgicale abdominale, thèse d’habilitation, 2004, https://core.ac.uk,(dernière consultation 27.08.2024)
7. Weilbacher A : Die Rolle des p53-Status für die Sensitivität von Tumoren gegenüber unterschiedlichen p53 Aktivatoren, thèse de doctorat, 2017, https://elib.uni-stuttgart.de,(dernière consultation 27.08.2024).
8. “De nouvelles protéines de conception rendent les isoformes visibles de manière non invasive”, Helmholtz Munich, 04.06.2021.
9. Truong, D-JJ, et al : Interrogation non invasive et à haut débit de l’expression d’isoformes spécifiques d’exon. Nature Cell Biology 2021, doi:10.1038/s41556-021-00678-x
10. Raja G, et al.: Recent Advances of Microbiome-Associated Metabolomics Profiling in Liver Disease: Principles, Mechanisms, and Applications. International Journal of Molecular Sciences 2021; 22(3): 1160. www.mdpi.com/1422-0067/22/3/1160#, (letzter Abruf 27.08.2024) 
11. “Péritonite bactérienne spontanée (PBS)”, Danielle Tholey, MD, www.msdmanuals.com/de,(dernière consultation 27.08.2024).

HAUSARZT PRAXIS 2024 ; 19(9) : 38-39 (publié le 18.9.24, ahead of print)