Action de la toxine CNF1 de Escherichia coli dans le cancer colorectal

Le cancer colorectal (CCR) est la seconde cause de décès liés au cancer en France et dans le monde. Bien que le CCR proximal (côlon droit) soit moins fréquent que le CCR distal (côlon gauche), son incidence est croissante, ces tumeurs présentent souvent une instabilité des microsatellites (MSI), et le pronostic est défavorable. Des données récentes suggèrent que le CCR proximal est préférentiellement associé à la voie festonnée de tumorigenèse, une voie alternative à la voie conventionnelle adénome-carcinome. Les facteurs de risque associés au CCR impliquent l’exposition à des pathobiontes résidents du tractus digestif, comme les souches d’Escherichia coli du groupe phylogénétique B2 codant pour la génotoxine colibactine (Clb), codée par l’îlot de pathogénicité pks. Une large proportion d’E. coli pks+ code aussi pour la toxine CNF1, qui catalyse une déamidation spécifique de la glutamine-61 de RAC1 et CDC42 (Q63 de RHOA) en acide glutamique, induisant leur activation permanente. Notre hypothèse est que l'association fréquente de Clb et CNF1 pourrait causer une aggravation de l'action génotoxique de Clb dans le CCR. Nous avons donc développé des cultures d'organoïdes intestinaux de souris que nous avons intoxiquées par CNF1 pour étudier les altérations au niveau de l'intégrité de l’ADN, des cellules souches et du renouvellement épithélial ainsi que des voies majeures de signalisation oncogéniques. Nous avons également étudié l’association clinique entre les souches d’E. coli pks+ ou cnf1+ et le CCR. Notre étude montre un enrichissement particulier de cnf1 dans le microbiote fécal de patients atteints de CCR proximal aux stades précoces. Par ailleurs, les organoïdes murins stimulés par CNF1 présentent un enrichissement des signatures transcriptomiques de la voie festonnée de tumorigenèse, un appauvrissement de la signalisation Wnt/β-caténine, une perte des cellules souches adultes Lgr5+, et une expansion des cellules fœtales Ly6a/Sca-1+ Clu+ dépendante de la voie RhoA/Rock/Yap/Taz. Nous retrouvons un enrichissement du programme transcriptionnel de la voie festonnée et une faible activation de la voie Wnt/β-caténine dans les tumeurs de patients atteints de CCR et colonisés par les E. coli cnf1+ comparativement aux patients non colonisés, soulignant la relevance clinique de notre étude mécanistique réalisée sur organoïdes. De manière intéressante, l’expression de gènes de réparation de l’ADN est fortement réduite dans les organoïdes stimulés par CNF1. Puisque Clb ne peut pas être produite ou purifiée in vitro, nous avons co-stimulé les organoïdes avec CNF1 et l’agent génotoxique cisplatine. Nous avons observé une augmentation du marquage gamma-H2AX comparé à la cisplatine seule, suggérant une exacerbation des dommages à l’ADN par CNF1, confirmée par test de comète d'ADN sur cellule unique. Ces résultats pointent vers un rôle de CNF1 dans les étapes précoces du CCR proximal et la voie festonnée de tumorigenèse.