1. Multifaceted modes of action of the anticancer probiotic Enterococcus hirae
- Author
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Marion Leduc, Didier Raoult, Laura Mondragón, Kristina Iribarren, Anne-Gaëlle Goubet, Diane Derrien, Satoru Yonekura, Noélie Bossut, Valerio Iebba, Nicola Segata, Guo Chen, Ivo G. Boneca, Lisa Derosa, Adrien Joseph, Fabrice Andre, Sylvère Durand, Aurélie Fluckiger, Maryam Tidjani Alou, Fanny Aprahamian, Richard J. Wheeler, Maryse Moya-Nilges, Eugenie Pizzato, Bo Qu, Guido Kroemer, Oliver Kepp, Nicolas Pons, Romain Daillère, Fabien Lemaitre, Laurence Zitvogel, Department of Radiology, Gustave Roussy Cancer Campus, Université Paris-Saclay, Villejuif, France, Faculté de Médecine Paris-Saclay, AP-HP Hôpital Bicêtre (Le Kremlin-Bicêtre)-Université Paris-Saclay, Immunologie anti-tumorale et immunothérapie des cancers (ITIC), Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Saclay, Biologie et Génétique de la Paroi bactérienne - Biology and Genetics of Bacterial Cell Wall, Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Shanghai Jiao Tong University [Shanghai], Institut Gustave Roussy (IGR), Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S_1138 / U1138)), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université de Paris (UP), Ligue Nationale Contre le Cancer - Paris, Ligue Nationnale Contre le Cancer, UMR 1015 Immunologie des tumeurs et immunothérapie contre le cancer (ITIC), Plateforme BioImagerie Ultrastructurale – Ultrastructural BioImaging Platform (UTechS UBI), Institut Pasteur [Paris], MetaGenoPolis (MGP (US 1367)), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), University of Trento [Trento], Microbes évolution phylogénie et infections (MEPHI), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Paris (UP), Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Karolinska University Hospital [Stockholm], Fondation pour la Recherche Médicale, Ligue contre le Cancer (équipes labellisées), Leducq Foundation, Seerave Foundation, SIRIC Stratified Oncology Cell DNA Repair and Tumor Immune Elimination (SOCRATE), SIRIC Cancer Research and Personalized Medicine (CARPEM), Fondation ARC pour la Recherche sur le Cancer, Région Ile-de-France, Chancellerie des universités de Paris (Legs Poix), FRM, European Research Area Network on Cardiovascular Diseases (ERA-CVD, MINOTAUR), Gustave Roussy Odyssea, Fondation Carrefour, High-end Foreign Expert Program in China: GDW20171100085 and GDW20181100051, Institut National du Cancer (INCA) France, Inserm (HTE), Institut Universitaire de France, ANR-10-COHO-0004,CANTO,Etude des toxicités chroniques des traitements anticancéreux chez les patientes porteuses cancer(2010), ANR-18-IDEX-0001,Université de Paris,Université de Paris(2018), ANR-16-RHUS-0008,LUMIERE,LUMIERE(2016), European Project: 680969,H2020,H2020-HCO-2015,ERA-CVD(2015), European Project: 825410, H2020-EU.3.1., H2020-EU.3.1.2.,ONCOBIOME (2019), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Cité (UPCité), Ligue Nationale Contre le Cancer (LNCC), Institut Pasteur [Paris] (IP), Université Paris Cité (UPCité), Goubet, A. -G., Wheeler, R., Fluckiger, A., Qu, B., Lemaitre, F., Iribarren, K., Mondragon, L., Tidjani Alou, M., Pizzato, E., Durand, S., Derosa, L., Aprahamian, F., Bossut, N., Moya-Nilges, M., Derrien, D., Chen, G., Leduc, M., Joseph, A., Pons, N., Le Chatelier, E., Segata, N., Yonekura, S., Iebba, V., Kepp, O., Raoult, D., Andre, F., Kroemer, G., Boneca, I. G., Zitvogel, L., Daillere, R., Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Cité (UPC), Université Paris Cité (UPC), Immunologie des tumeurs et immunothérapie (UMR 1015), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université Paris-Saclay, Institut Hospitalier Universitaire Méditerranée Infection (IHU Marseille), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), and European Project: 825410,ONCOBIOME
- Subjects
0301 basic medicine ,medicine.medical_treatment ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,microbiome ,law.invention ,Probiotic ,Mice ,0302 clinical medicine ,Cancer immunotherapy ,Enterococcus hirae ,law ,[SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases ,Neoplasms ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,[SDV.MHEP.ME]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Emerging diseases ,CD137 ,3. Good health ,Bifidobacterium animalis ,Anti-Bacterial Agents ,030220 oncology & carcinogenesis ,[SDV.MP.VIR]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Virology ,Female ,immunotherapy ,Immunotherapy ,microbiota ,cancer ,tumor ,probiotic ,intratumoral IFNγ ,Biology ,Article ,Microbiology ,03 medical and health sciences ,Memory T Cells ,[SDV.MHEP.CSC]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Cardiology and cardiovascular system ,medicine ,Animals ,[SDV.MP.PAR]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Parasitology ,Microbiome ,Molecular Biology ,Probiotics ,Autophagy ,Cell Biology ,biology.organism_classification ,medicine.disease ,[SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,Gastrointestinal Microbiome ,Mice, Inbred C57BL ,030104 developmental biology ,Dysbiosis - Abstract
International audience; A deviated repertoire of the gut microbiome predicts resistance to cancer immunotherapy. Enterococcus hirae compensated cancer-associated dysbiosis in various tumor models. However, the mechanisms by which E. hirae restored the efficacy of cyclophosphamide administered with concomitant antibiotics remain ill defined. Here, we analyzed the multifaceted modes of action of this anticancer probiotic. Firstly, E. hirae elicited emigration of thymocytes and triggered systemic and intratumoral IFN gamma-producing and CD137-expressing effector memory T cell responses. Secondly, E. hirae activated the autophagy machinery in enterocytes and mediated ATG4B-dependent anticancer effects, likely as a consequence of its ability to increase local delivery of polyamines. Thirdly, E. hirae shifted the host microbiome toward a Bifidobacteria-enriched ecosystem. In contrast to the live bacterium, its pasteurized cells or membrane vesicles were devoid of anticancer properties. These pleiotropic functions allow the design of optimal immunotherapies combining E. hirae with CD137 agonistic antibodies, spermidine, or Bifidobacterium animalis. We surmise that immunological, metabolic, epithelial, and microbial modes of action of the live E. hirae cooperate to circumvent primary resistance to therapy.
- Published
- 2021