Le centre de recherche "The Loop Zurich" regroupe les connaissances de l'ETH et de l'Université de Zurich ainsi que des quatre hôpitaux universitaires de Zurich. Son objectif : développer des thérapies personnalisées. Deux projets nouvellement soutenus doivent permettre d'aider les patients souffrant d'infections urinaires et d'obésité.
150 millions de personnes dans le monde sont touchées chaque année par des infections urinaires - beaucoup souffrent d'infections récurrentes. Le traitement standard par antibiotiques n'est pas toujours efficace et comporte un risque de développement de résistances. En outre, les antibiotiques endommagent également les bactéries utiles dans le tractus urinaire et intestinal. "Nous voulons maintenant utiliser ce microbiome pour explorer de nouvelles voies dans le traitement des infections urinaires", explique le professeur Thomas Kessler, médecin-chef en neuro-urologie à l'Hôpital universitaire Balgrist.
Cela doit se faire dans le cadre du projet mTORUS (microbiome-based Therapeutic Options for Recurrent Urinary Symptoms), que The Loop Zurich financera au cours des cinq prochaines années. Les chercheurs de l'Université de Zurich, de l'ETH Zurich, de la Clinique universitaire Balgrist, de l'Hôpital universitaire de Zurich et de l'EPFL s'aventurent doublement en terrain inconnu. Premièrement, ils veulent combattre les bactéries pathogènes à l'aide de bactériophages - ou phages - génétiquement adaptés. Deuxièmement, ils veulent ensuite transplanter un microbiome sain dans l'appareil urinaire des patients afin d'empêcher de futures infections - là aussi, une nouveauté.
Qu'est-ce qu'un microbiome sain ?
Mais il faut d'abord en poser les bases. "Lorsque j'étais étudiant en médecine, j'ai encore appris que la vessie était stérile et ne contenait pas de bactéries", raconte Kessler. Aujourd'hui, on le sait : Tout comme notre intestin, le tractus urinaire possède son propre microbiome. Chez les personnes souffrant d'une infection urinaire, celui-ci se présente différemment de celui des personnes en bonne santé. Mais on sait encore peu de choses sur la composition exacte d'un microbiome sain dans l'appareil urinaire. C'est ce que les chercheurs veulent étudier, ainsi que l'interaction des bactéries avec le système immunitaire. Une grande quantité de données provenant d'un grand nombre de patients doit être utilisée - à l'aide de l'intelligence artificielle - afin de pouvoir proposer à l'avenir des thérapies personnalisées.
Une tradition ancienne
Cette nouvelle thérapie se composerait de deux parties. Tout d'abord, les bactéries à l'origine de l'infection seront détruites au moyen de phages génétiquement modifiés. Les phages sont des virus qui s'attaquent spécifiquement à certaines bactéries et n'endommagent donc pas le reste du microbiome. Cette approche thérapeutique est vieille de plus de 100 ans, mais après l'introduction des antibiotiques, elle n'a été poursuivie que dans quelques pays, comme la Géorgie. Aujourd'hui, les phages connaissent une renaissance en raison de l'augmentation de la résistance aux antibiotiques.
Ces dernières années, les chercheurs dirigés par Thomas Kessler et Martin Loessner de l'ETH Zurich ont modifié génétiquement des phages pour qu'ils correspondent précisément à des bactéries responsables d'infections urinaires. déclencher. En même temps, ils sont en train d'améliorer les phages pour qu'ils soutiennent le système immunitaire.n. Actuellement, les phages sont testés sur des modèles animaux. Ils devraient être utilisés dans une première étude clinique sur des humains à partir de fin 2023.
Remplacer le microbiome
Même si les bactéries à l'origine de l'infection sont tuées, le risque d'une nouvelle infection existe. En effet, la modification du microbiome chez les personnes souffrant d'infections urinaires récurrentes semble influencer le système immunitaire de telle sorte qu'il est moins à même de lutter contre les infections.
Si le projet mTORUS parvient à déterminer la composition d'un microbiome sain, cela ouvrira la porte à la deuxième partie de la thérapie prévue : la transplantation d'un microbiome sain chez des patients souffrant d'infections urinaires récurrentes ou prédisposés à celles-ci. Dans le cadre du projet, le principe sera testé dans une première étude clinique.
Dans le meilleur des cas, cela pourrait ouvrir la voie à un changement de paradigme dans le traitement des infections urinaires ou, plus généralement, des infections bactériennes : "Nous voulons nous éloigner des antibiotiques et nous tourner vers l'utilisation de phages et la construction durable d'un microbiome sain", explique Kessler.
Traiter l'obésité de manière plus ciblée
Le deuxième projet soutenu par The Loop Zurich au cours des cinq prochaines années porte également sur une maladie répandue : l'obésité ou adiposité. Une forte surcharge pondérale peut entraîner une multitude de maladies secondaires - du diabète et de l'hypertension à un risque accru de tumeurs. "D'un point de vue médical, c'est un problème plus important que le surpoids en lui-même", explique Felix Beuschlein, professeur à l'UZH et directeur de la clinique d'endocrinologie, de diabétologie et de nutrition clinique à l'Hôpital universitaire de Zurich. Il existe certes certains médicaments et, avec le bypass gastrique, une opération qui peuvent aider les personnes concernées à perdre du poids. "Mais jusqu'à présent, il n'existe pas de traitement personnalisé", explique Beuschlein.
C'est ce que veut changer un groupement de recherche sous sa direction avec le projet LOOBesity. L'accent est mis sur un sous-groupe d'environ 10 pour cent des patients obèses. Ceux-ci sont particulièrement exposés au risque de développer des maladies secondaires en raison d'une particularité métabolique. Chez eux, le cortisol, l'hormone du stress, est plus actif que la moyenne dans l'organisme et cause des dommages, en particulier dans les cellules adipeuses. Il y provoque des processus inflammatoires et favorise ainsi l'apparition de maladies supplémentaires.
Pour freiner cette activation accrue du cortisol, il existerait en fait des médicaments. Mais jusqu'à présent, ils ne sont pas utilisés chez les personnes obèses - car on ne sait pas exactement qui en profiterait. "Il serait d'autant plus important de pouvoir identifier de manière précise et simple les patients présentant une activation élevée du cortisol", déclare Beuschlein.
De la biopsie à l'imagerie
Dans le cadre de LOOBesity, les chercheurs de l'UZH, de l'ETH Zurich et de l'Hôpital universitaire de Zurich veulent étudier, à l'aide de biopsies de tissu adipeux au niveau de la cellule individuelle, ce que fait exactement le cortisol dans les cellules adipeuses. On en sait encore trop peu à ce sujet. Parallèlement, les patients seront examinés par imagerie par résonance magnétique. L'objectif est de déterminer si le métabolisme modifié peut également être identifié avec précision par imagerie à l'aide d'algorithmes appropriés - et si les biopsies coûteuses deviendraient ainsi inutiles à l'avenir.
Après cette partie diagnostique du projet, la deuxième partie portera sur le traitement. Dans le cadre d'une étude clinique, les chercheurs veulent examiner si les médicaments modulateurs du cortisol existants, jusqu'ici inutilisés pour les personnes obèses, apportent réellement une amélioration pour ce groupe de patients.
Au cours du projet, les chercheurs vont collecter une grande quantité de données. "En ce sens, nous sommes un projet LOOP typique", explique le chef de projet Beuschlein : "L'objectif est d'utiliser les données pour faire un pas de plus vers la médecine de précision. Nous voulons ainsi aider les patientes et patients obèses qui sont particulièrement touchés par des maladies secondaires".
"Notre objectif est de combiner des analyses moléculaires complexes avec des procédés d'imagerie et de permettre ainsi un traitement personnalisé de l'obésité et de le mettre en œuvre avec succès", explique le vient d'être nommé vice-président de l'ETH. Christian Wolfrum, qui participe à LOOBesity en tant que chercheur. "Ce projet est un bel exemple de collaboration étroite avec des partenaires universitaires et cliniques, que l'ETH souhaite encore renforcer à l'avenir".
The Loop Zurich - Centre de recherche médicale
"The Loop Zurich" est un centre médical de recherche translationnelle et de médecine de précision. Il réunit la recherche fondamentale biomédicale et la bioinformatique de l'Université et de l'ETH Zurich avec la recherche clinique des quatre hôpitaux universitaires de Zurich. L'objectif est de développer rapidement de nouvelles méthodes de traitement à l'aide de la recherche translationnelle. L'utilisation commune de grandes quantités de données et de méthodes bioinformatiques constitue à cet égard une base centrale.
Consortiums de recherche
mTORUS : options thérapeutiques basées sur le microbiome pour les symptômes urinaires récurrents
Demandeurs principaux : Prof. Thomas M. Kessler (Balgrist/UZH) ainsi que Prof. Gunnar Rätsch (ETH Zurich), Prof. Shinichi Sunagawa (ETH Zurich), Prof. Emma Wetter Slack (ETH Zurich), Prof. Martin J. Loessner (ETH Zurich), Prof. Onur Boyman (USZ/UZH), Prof. Nicola Zamboni (ETH Zurich), Dr André Kahles (ETH Zurich), Dr Lorenz Leitner (Balgrist/UZH), Dr Shawna McCallin (Balgrist/UZH), Dr Alaz Oezcan (USZ/UZH), Prof. John McKinney (ETH Lausanne).
LOOBesity
Demandeur principal : Prof. Felix Beuschlein (UZH/USZ). Co-demandeurs : Prof. Thomas Frauenfelder (UZH/USZ), Prof. Ender Konukoglu (ETH Zurich), Prof. Milo Puhan (UZH), Prof. Christian Wolfrum (ETH Zurich).
Les deux projets sur les infections urinaires et sur l'obésité ont été présentés le 13 décembre 2022 dans le cadre d'un symposium sur la médecine de précision.
Il s'agit d'une version légèrement modifiée d'un article d'Adrian Ritter paru dans UZH News. Adrian Ritter est journaliste indépendant.