La croissance des tumeurs peut être inhibée par certains composés volatils émis par les fruits mûrs : l'un d'eux, en particulier, a montré qu'il réduit la prolifération du neuroblastome. Voici ce que viennent de découvrir les chercheurs.
Le cancer peut être stoppé par l'odeur des fruits, ou plutôt par certains composés volatils émis par les fruits mûrs ou les aliments fermentés, qui ont un effet sur la façon dont les gènes sont exprimés à l'intérieur des cellules. C'est ce que des chercheurs californiens ont découvert pour la première fois sur la façon dont l'exposition à certaines odeurs peut bloquer la croissance des cellules cancéreuses, y compris celles qui n'ont pas de récepteurs pour ces mêmes molécules. « Cela a été complètement une surprise – a admis Anandasankar Ray, professeur de biologie moléculaire, mobile et des systèmes à l'Université de Californie Riverside, États-Unis, qui dirige l'équipe qui a observé le phénomène – . Ces molécules sont capables de modifier l'expression des gènes même dans les tissus qui n'ont pas de récepteurs pour les odeurs, atteignant le noyau des cellules à travers la membrane mobile ».
Des études antérieures avaient déjà montré que l'exposition prolongée à certains composés volatils entraîne des changements dans l'expression des gènes, en mettant toutefois l'accent sur les risques associés à certaines substances potentiellement dangereuses pour la santé. Jusqu'à présent, on sait en effet très peu de choses sur les odeurs qui peuvent retarder l'apparition du cancer, de l'inflammation et des maladies neurodégénératives. Dans cette perspective de recherche, l'équipe dirigée par le professeur Ray évalue les effets de certains composés volatils auxquels nous sommes exposés de manière répétée, tels que ceux produits par des micro-organismes tels que des levures et des bactéries lactiques lors de la fermentation de nombreux aliments et boissons. L'un d'eux, le diacétyle, a ouvert tout un champ d'investigation.
L'odeur des fruits mûrs peut bloquer la croissance des tumeurs
Certaines odeurs, comme celles émanant des fruits mûrs ou des aliments fermentés, peuvent entraîner des changements dans la façon dont les gènes sont exprimés à l'intérieur des cellules, réduisant ainsi considérablement la croissance des tumeurs. « Notre découverte initiale a été faite en utilisant le diacétyle, bien que ce composé ne soit peut-être pas le candidat parfait pour une thérapie » a précisé le professeur Ray, qui, à partir de ce composé volatil, émis par la levure dans les fruits en fermentation, travaille déjà avec ses collègues sur l'identification d'autres composés ayant des effets similaires.
Le diacétyle, en particulier, est un composé largement utilisé dans les arômes d'aliments et de boissons, pour donner une saveur similaire au beurre à des aliments tels que la margarine et le pop-corn : il se trouve naturellement dans une variété de produits laitiers et est également un sous-produit naturel de la production de certaines boissons fermentées, en particulier de la bière. Son inhalation prolongée est cependant dangereuse (elle peut provoquer une bronchiolite oblitérante), c'est pourquoi, dans le cadre de la recherche, l'équipe a tenu à préciser qu'à cette étape de l'étude, le diacétyle a été utilisé comme « preuve de concept », c'est-à-dire comme preuve de la validité du principe, soulignant comment cette première découverte importante a ouvert tout un champ de recherche sur une famille de composés. « Les possibilités – a souligné Ray – sont illimitées ».
Les effets du diacétyle sur l'expression du gène Gr63a dans les antennes et le cerveau de Drosophila melanogaster aux différents jours d'exposition / Crédit : Haga-Yamanaka S. et al., eLife 2024
Dans cette première phase, des expériences en laboratoire sur les mouches des fruits (Drosophila melanogaster), l'une des espèces modèles en science, ont montré que quelques jours d'exposition au diacétyle induisent des changements dans l'expression des gènes dans les antennes et le cerveau de ces insectes, ralentissant considérablement la dégénérescence des cellules photoréceptrices liées à la maladie de Huntington. Dans des expériences séparées, l'équipe a également observé que des changements similaires se produisent également chez les souris et dans des cellules humaines en culture, où l'exposition au diacétyle a réduit la prolifération du neuroblastome, une forme de cancer qui prend naissance dans certains types de tissus nerveux.
Dans ces cellules tumorales en particulier, les chercheurs ont découvert que le diacétyle peut agir comme un inhibiteur de l'histone déacétylase (HDAC), une famille d'enzymes impliquées dans la régulation de l'expression des gènes, qui sont également ciblées par certaines thérapies anticancéreuses. « Les inhibiteurs de l'HDAC sont utilisés comme médicaments anticancéreux et peuvent également être utilisés pour traiter les maladies inflammatoires et la neurodégénérescence – expliquent les chercheurs -. Lorsque les HDAC sont inhibés, l'ADN s'enroule de manière moins compacte dans les cellules, ce qui entraîne une plus grande expression des gènes« .
Cela ouvre la possibilité pour les composés volatils, qui agissent comme des inhibiteurs de ces enzymes, de retarder le développement du cancer, de la neurodégénérescence ou des déficits de mémoire dans les maladies neurodégénératives, a observé l'équipe, détaillant les résultats de l'étude dans un article de recherche récemment publié dans la revue scientifique eLife. « Les altérations de l'expression des gènes et de la chromatine (le mélange d'ADN et de protéines formant les chromosomes, ndlr) sont possibles dans un organisme même sans la consommation active de la source du composé volatil. Source peut même se trouver à une certaine distance de l'organisme – a ajouté le professeur Ray – . Nous avons montré pour la première fois que certaines de ces molécules odorantes auxquelles nous sommes exposés et qui sont absorbées par les cellules de notre peau, de notre nez, de nos poumons et probablement aussi de notre cerveau à travers la circulation sanguine, modifient radicalement l'expression des gènes ».
Les applications potentielles de la découverte
En plus des implications liées aux effets de ces composés volatils sur les maladies humaines, la découverte a un énorme potentiel en agriculture, étant donné que les HDAC sont également hautement conservés chez les plantes. « Les plantes semblent avoir une réponse très forte à certains de ces volatils – a souligné le professeur Ray -. Par conséquent, chez les plantes, tout processus nécessitant des changements dans l'expression des gènes peut maintenant être influencé par l'exposition à cette classe spéciale d'odeurs« .
En d'autres termes, ces composés volatils agissent comme des phyto médicaments capables de modifier les niveaux d'expression des gènes et d'exploiter le potentiel génétique des plantes pour améliorer la croissance des racines, des feuilles, des fleurs et même les réponses aux stress, tels que le gel et la sécheresse. « Les substances volatiles peuvent fournir une dose thérapeutique aux plantes et aux animaux, sans avoir besoin de pilules ou d'injections – a conclu Ray, qui a fondé deux start-up et a déjà déposé plusieurs brevets basés sur les travaux de son équipe -. Ces composés peuvent simplement être inhalés, donnant presque une nouvelle signification à la thérapie basée sur les odeurs ».