Les maladies inflammatoires comme la polyarthrite rhumatoïde ont des mécanismes pathologiques complexes qui peuvent différer d’un patient à l’autre avec le même diagnostic. Cela signifie que les médicaments actuellement disponibles ont peu d’effet sur de nombreux patients. À l’aide de soi-disant jumeaux numériques, les chercheurs du Karolinska Institutet ont maintenant obtenu une compréhension plus approfondie des protéines « off and on » qui contrôlent ces maladies. L’étude publiée dans Cellule Rapports Médecinepeut conduire à des thérapies médicamenteuses plus personnalisées.
De nombreux patients atteints de maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde, la maladie de Crohn et la colite ulcéreuse ne se sentent jamais en parfaite santé malgré la prise de médicaments. C’est un problème qui cause des souffrances et des dépenses importantes.
Dans une maladie inflammatoire, des milliers de gènes modifient la façon dont ils interagissent dans différents organes et types de cellules. De plus, le processus pathologique varie d’un patient à l’autre avec le même diagnostic, et même au sein d’un même patient à des moments différents.
Il est extrêmement difficile de diagnostiquer et de traiter des changements aussi complexes et variés. Dans le cadre d’un projet en cours depuis cinq ans, des chercheurs d’une constellation d’institutions, dont le Karolinska Institutet en Suède, ont tenté de résoudre ce problème et d’adapter les médicaments à chaque patient en construisant et en traitant des données leurs jumeaux numériques, c’est-à-dire des modèles numériques de chaque mécanismes uniques de la maladie du patient.
Maintenant, le groupe de recherche a trouvé une solution possible : les changements peuvent être organisés en programmes moléculaires. Ces programmes moléculaires sont régulés par un nombre limité de protéines de commutation « off and on », dont certaines sont des cibles connues pour des médicaments tels que les inhibiteurs du TNF. Mais ce n’est pas une option thérapeutique qui aide tout le monde.
« Nos analyses de patients qui ont répondu ou non au traitement par TNF ont révélé différentes protéines de commutation chez différents individus », déclare l’auteur correspondant de l’étude, Mikael Benson, chercheur au Département des sciences cliniques, de l’intervention et de la technologie du Karolinska Institutet. « Une autre découverte importante était que les protéines n’éteignaient pas les maladies, mais ressemblaient davantage à des gradateurs qui augmentaient ou diminuaient les programmes de maladies. »
Chaque processus physiologique peut être décrit avec des équations mathématiques. Cette technique de modélisation numérique avancée peut être adaptée aux circonstances uniques d’un patient en analysant l’activité de chaque gène dans des milliers de cellules individuelles du sang et des tissus. Un tel jumeau numérique peut être utilisé pour calculer le résultat physiologique si une condition change, comme le dosage d’un médicament.
Les jumeaux numériques ont révélé aux chercheurs de nouvelles opportunités pour le traitement efficace de maladies graves.
« Les méthodes peuvent être développées pour adapter la bonne combinaison de médicaments pour » sur « les protéines pour les patients individuels », poursuit le Dr Benson. « Les programmes que nous décrivons seront mis à la disposition de la communauté des chercheurs afin que davantage d’études cliniques puissent être menées sur des patients atteints de différentes maladies immunitaires. »
Dans la présente étude, les chercheurs ont combiné les analyses d’un modèle murin de polyarthrite rhumatoïde et de jumeaux numériques de patients humains atteints de diverses maladies inflammatoires.
« Même si seules les articulations étaient enflammées chez la souris, nous avons découvert que des milliers de gènes modifiaient leur activité dans différents types de cellules dans dix organes, dont la peau, la rate, le foie et les poumons », explique le Dr Benson. « Pour autant que je sache, c’est la première fois que la science obtient une image aussi large du nombre d’organes touchés par la polyarthrite rhumatoïde. Cela est en partie dû à la difficulté d’échantillonner physiquement autant d’organes différents. »
L’étude a été réalisée en étroite collaboration avec l’Université de Linköping en Suède, l’Université de Harvard et d’autres universités aux États-Unis, en Chine et en Corée. De plus amples détails sont disponibles sur le site Web du groupe à l’adresse sdtc.se.
L’étude a été financée par de nombreux organismes, dont le Conseil suédois de la recherche et la Société suédoise du cancer (voir l’article pour plus de détails). Mikael Benson est co-fondateur d’AB Mavatar, Joseph Loscalzo est co-fondateur de Scipher Medicine. Aucun autre conflit d’intérêts n’a été signalé.
