Cancer : quand la biotine devient un levier thérapeutique

Le cancer se caractérise par une prolifération cellulaire incontrôlée, soutenue par une reprogrammation profonde du métabolisme. Parmi les vulnérabilités identifiées, la « dépendance à la glutamine » occupe une place centrale : de nombreuses cellules tumorales requièrent cet acide aminé pour assurer la synthèse des protéines, de l’ADN et le maintien de leur cycle énergétique. En son absence, leur prolifération s’interrompt. Pourtant, certaines tumeurs parviennent à contourner cette contrainte métabolique.

Une étude publiée le 25 février dans Molecular Cell par une équipe de l’Université de Lausanne met en évidence un mécanisme inattendu impliquant la vitamine B7 (biotine), révélant une nouvelle vulnérabilité des cellules tumorales privées de ce cofacteur essentiel.

Comprendre les échappements à la dépendance à la glutamine

L’équipe dirigée par Alexis Jourdain, maître de conférences au Département d’immunobiologie (DIB) de la Faculté de biologie et de médecine (FBM) de l’Université de La Nouvelle-Orléans, s’est donné pour objectif d’élucider les mécanismes permettant aux cellules cancéreuses de continuer à proliférer malgré une restriction en glutamine.

Si la dépendance à la glutamine constitue une vulnérabilité bien documentée, son contournement par certaines tumeurs limitait jusqu’ici l’efficacité des stratégies thérapeutiques ciblant ce métabolisme. L’étude visait donc à identifier les voies alternatives mobilisées par les cellules tumorales et les déterminants moléculaires qui les sous-tendent.

Une approche métabolique intégrée

Les travaux ont été menés par la Dre Miriam Lisci, chercheuse postdoctorale au sein du laboratoire du Pr Jourdain. Les chercheurs ont combiné des approches fonctionnelles et analytiques, en collaboration avec les plateformes de métabolomique et de protéomique de la FBM, ainsi qu’avec l’équipe du professeur Owen Skinner à Northeastern University (États-Unis).

L’analyse a mis en lumière le rôle de molécules riches en carbone, notamment le pyruvate, capables de soutenir la division cellulaire en l’absence de glutamine. Les expériences ont permis de disséquer les conditions enzymatiques nécessaires à cette compensation métabolique.

La biotine comme « permis métabolique »

Les chercheurs démontrent que l’utilisation du pyruvate dans ce contexte dépend d’une enzyme mitochondriale clé : la pyruvate carboxylase. Or, cette enzyme requiert la vitamine B7 pour fonctionner. En l’absence de biotine, la pyruvate carboxylase est inactive, bloquant l’utilisation du pyruvate et empêchant la prolifération cellulaire.

La biotine agit ainsi comme un véritable « permis métabolique », autorisant le pyruvate à alimenter le cycle énergétique cellulaire et à compenser le déficit en glutamine. Ce mécanisme révèle une dépendance insoupçonnée des cellules tumorales à un micronutriment, au-delà des substrats énergétiques classiques. L’étude met également en évidence un rôle inédit du gène FBXW7, fréquemment muté dans divers cancers. « Lorsque FBXW7 mute, la pyruvate carboxylase disparaît partiellement, le pyruvate n'est plus utilisé efficacement et les cellules deviennent dépendantes de la glutamine », explique dans un communiqué de presse, Miriam Lisci, première auteure de l’étude. Les chercheurs ont montré que certaines mutations de FBXW7 identifiées chez des patients induisent directement cette dépendance métabolique.

Ces résultats éclairent aussi les limites de certaines thérapies ciblant la glutamine. Les cellules tumorales peuvent activer des voies métaboliques alternatives, notamment via le pyruvate, pour maintenir leur prolifération.

Exploiter la flexibilité métabolique des tumeurs

En révélant le rôle central de la biotine et de la pyruvate carboxylase dans l’adaptation métabolique des cellules cancéreuses, cette étude souligne l’importance d’intégrer la dimension micronutritionnelle dans l’analyse des vulnérabilités tumorales.

« À plus long terme, cette recherche ouvre de nouvelles perspectives pour mieux comprendre les vulnérabilités métaboliques des cancers et pour concevoir des stratégies thérapeutiques innovantes qui tiennent compte de la grande flexibilité métabolique des cellules tumorales, notamment en ciblant simultanément plusieurs voies métaboliques », conclut Alexis Jourdain, auteur principal de l’étude.

Ces travaux suggèrent qu’une approche combinatoire, intégrant le statut en vitamines et le profil mutationnel – notamment de FBXW7 – pourrait affiner la stratification des patients et améliorer l’efficacité des thérapies métaboliques. Ils ouvrent ainsi la voie à une exploitation plus fine des dépendances nutritionnelles des tumeurs, au croisement de la biologie cellulaire, de l’oncogénétique et de la médecine de précision.