Le microbiote intestinal influence les lésions radio-induites et la récupération par trois voies clés

La radiothérapie est administrée à plus de 50 % des patients atteints de cancer, mais son bénéfice thérapeutique est régulièrement compromis par des effets secondaires toxiques : entérite radio-induite, mucite buccale, lésions hématopoïétiques et atteintes cardiopulmonaires. Cette revue exhaustive de 2025, publiée dans Gut Microbes, examine les liens mécanistiques entre le microbiote intestinal, les métabolites microbiens et les lésions radio-induites, en synthétisant les données précliniques et cliniques afin de dresser un nouveau panorama thérapeutique.

Les auteurs identifient les principaux mécanismes de dommages liés aux rayonnements : cassures des brins d'ADN, espèces réactives de l'oxygène (ROS) générées par la radiolyse de l'eau, dysfonction mitochondriale et cascades inflammatoires déclenchées par les motifs moléculaires associés aux dommages (DAMPs) qui activent la signalisation TLR et l'inflammasome NLRP3. Fait essentiel, le microbiote intestinal module l'ensemble de ces voies. Par exemple, le propionate réduit la phosphorylation des marqueurs de dommages à l'ADN (p53, 53BP1) et abaisse les ROS dans les cellules souches intestinales et de la moelle osseuse de souris irradiées. Lactobacillus plantarum renforce la réparation de l'ADN des cellules souches intestinales via l'axe FXR-FGF15, comme en témoigne la réduction des niveaux de γ-H2AX, tandis que Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) supprime la voie cGAS/STING pour atténuer l'inflammation.

Trois voies de signalisation s'imposent comme des régulateurs centraux. Premièrement, les voies Wnt/β-caténine et PI3K/AKT/mTOR gouvernent la régénération des cellules souches intestinales (ISC) et l'apoptose des cellules tumorales ; l'acide α-linolénique et le lactate activent Wnt/β-caténine pour favoriser la prolifération des ISC Lgr5+, tandis que l'urolithine A et le butyrate renforcent l'apoptose tumorale. Deuxièmement, l'activation des TLR et la signalisation NF-κB médient les réponses immunitaires : l'acide hyaluronique, le LPS et le LTA activent TLR4/TLR2 sur les cellules épithéliales intestinales pour promouvoir la sécrétion de PGE2 et la prolifération épithéliale, et les protéines p40 sécrétées par LGG stimulent la signalisation EGFR/NF-κB afin d'augmenter la production d'IgA et de réparer la barrière intestinale. Troisièmement, la voie Nrf2 gère le stress oxydatif ; les SCFAs activent Nrf2 pour contrecarrer l'élévation des ROS radio-induite dans les cellules épithéliales.

Au-delà de l'intestin, la revue souligne les effets à distance des rayonnements modulés par l'écologie microbienne. La L-histidine d'origine intestinale et son métabolite l'imidazole propionate (ImP) ont amélioré la fonction pulmonaire et cardiaque chez des souris irradiées. L'acide indole-3-propionique (IPA) a augmenté le volume thymique et splénique et restauré la fonction des cellules souches hématopoïétiques. Les perturbations du microbiote buccal — notamment la colonisation par Fusobacterium nucleatum — ont aggravé la résistance à la radiothérapie du cancer colorectal. Par ailleurs, des cocktails probiotiques ont significativement atténué la mucite buccale radio-induite en modulant le microbiote intestinal et en renforçant l'immunité.

La revue évalue un spectre d'interventions ciblant le microbiote. Les probiotiques (espèces Lactobacillus, Bifidobacterium) et les prébiotiques (SCFAs, fibres alimentaires) montrent des bénéfices constants dans les modèles précliniques. La transplantation de microbiote fécal (FMT) restaure la diversité microbienne après irradiation. Les thérapies microbiennes d'ingénierie émergentes représentent la frontière la plus avancée, bien que leur traduction clinique se heurte à des obstacles, notamment la durabilité thérapeutique, la standardisation de l'analyse du microbiome et la variabilité individuelle de la composition du microbiome. Les auteurs appellent à une médecine de précision radio-microbiome — des stratégies de radiothérapie personnalisées guidées par le profilage individuel du microbiome — comme prochaine frontière thérapeutique.