Applications en rhumatologie
Rhumatologie
Découvrir les voies métaboliques altérées dans les maladies rhumatismales grâce à la métabolomique.
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Ressources en rhumatologie
La métabolomique en rhumatologie
La rhumatologie est définie au sens large comme une branche de la médecine qui s'intéresse à un ensemble de troubles ayant une caractéristique commune : l'inflammation des os, des muscles, des articulations et des organes internes. Ces maladies comprennent plusieurs types d'arthrite (rhumatoïde, réactive, psoriasique et entéropathique), plusieurs types de polyangéite (granulomateuse, microscopique, granulomatose éosinophile), l'artérite, la fibromyalgie, l'ostéoporose, le lupus et bien d'autres encore.
Le diagnostic et le traitement des maladies rhumatismales sont compliqués par la complexité de chaque affection. Si des progrès significatifs ont été réalisés, notamment pour la polyarthrite rhumatoïde (PR) et la spondylarthrite, les maladies du tissu conjonctif telles que le syndrome de Sjögren et le lupus érythémateux disséminé restent mal comprises et difficiles à traiter. En général, le traitement des maladies rhumatismales (y compris la PR) repose sur une approche par essais et erreurs, en raison du manque de marqueurs cliniques et biologiques fiables et reproductibles permettant de déterminer les meilleures approches thérapeutiques pour des patients spécifiques. De nombreux traitements disponibles présentent également des effets indésirables graves, tels que la toxicité hépatique et médullaire. Il est clair que des traitements plus fiables et plus sûrs sont nécessaires, et ce pour un plus grand nombre de maladies rhumatismales.
La métabolomique peut contribuer à combler ces lacunes en complétant les données génétiques, transcriptomiques et protéomiques afin de fournir une image plus holistique de la santé humaine et de ce qui ne va pas au cours de la maladie. Plusieurs études ont mis en évidence une altération du métabolisme, notamment du métabolisme des lipides, dans les maladies rhumatismales, soulignant l'importance de l'établissement de profils métaboliques pour comprendre pleinement ces affections complexes. En outre, la métabolomique est une approche puissante pour l'identification de biomarqueurs dans les maladies rhumatismales, jetant les bases de "modèles de traitement robustes basés sur des biomarqueurs" que de nombreux rhumatologues considèrent comme l'avenir de l'amélioration et de l'individualisation des soins pour les patients souffrant d'affections rhumatismales.
Découvrir des informations fonctionnelles et exploitables grâce à la métabolomique
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les maladies inflammatoires, les différents impacts physiologiques qu'elles ont et la meilleure façon de les cibler sur le plan thérapeutique. Metabolon peut aider les chercheurs à identifier des biomarqueurs pour développer de meilleurs diagnostics et thérapeutiques. La métabolomique globale peut être utilisée pour identifier un large éventail de biomarqueurs associés à la gravité et à la progression de la maladie ou pour suivre les réponses aux traitements et aux interventions diététiques. Ces informations peuvent ensuite être traduites en biomarqueurs exploitables grâce à l'utilisation de panels ciblés ultérieurs.
Identification de biomarqueurs prédictifs
Identification des cibles thérapeutiques
Identification des interventions diététiques potentielles
Identification de biomarqueurs prédictifs
La métabolomique facilite la découverte de biomarqueurs associés à la gravité des maladies rhumatismales et à l'inflammation systémique. En identifiant des métabolites spécifiques corrélés à une activité plus ou moins forte de la maladie et à l'inflammation systémique associée aux maladies rhumatismales, les chercheurs peuvent développer des outils de diagnostic et des biomarqueurs pour la stratification des patients sur la base de l'activité de la maladie et des marqueurs inflammatoires circulants. Ces biomarqueurs ont le potentiel de révolutionner les soins de santé et la médecine personnalisée. Une étude métabolomique mondiale à grande échelle portant sur des patients atteints de PR6 a identifié plusieurs métabolites sanguins associés à la fois à l'activité de la maladie (élevée ou faible) et à l'inflammation systémique, quel que soit le traitement. Elle jette les bases d'autres études sur le rôle des métabolites sanguins circulants dans la prédiction et le suivi de la pathogenèse de cette maladie complexe.
Hur B, Gupta VK, Huang H. et al. Plasma metabolomic profiling in patients with rheumatoid arthritis identifies biochemical features predictive of quantitative disease activity. Arthritis Res Ther. 2021;23(1):164. doi : 10.1186/s13075-021-02537-4.
Identification des cibles thérapeutiques
La métabolomique permet d'identifier les métabolites sanguins associés au risque d'ostéoporose. L'exploitation de données métabolomiques provenant de cohortes à grande échelle peut faciliter l'identification robuste et précise des métabolites qui augmentent le risque d'ostéoporose d'un individu et faire de ces métabolites des cibles thérapeutiques potentielles. En calculant des scores de risque génétique pour les métabolites sériques, suivis d'une analyse multivariée et d'une analyse des voies métaboliques sur des ensembles de données provenant de la UK Biobank7, les chercheurs ont identifié des métabolites enrichis dans le métabolisme de la caféine, la biosynthèse de la valine, de la leucine et de l'isoleucine, la biosynthèse de l'aminoacyl-ARNt, le métabolisme de l'acide alpha-linolénique et de l'acide linoléique comme jouant un rôle dans la progression de l'ostéoporose et le développement de fractures osseuses. Ces données suggèrent que des interventions diététiques et pharmacologiques précoces pourraient prévenir ou atténuer la progression de l'ostéoporose, y compris la prévention des fractures osseuses.
Yu X, Cao R, Yang Y, et al. Systematic evaluation for the causal effects of blood metabolites on osteoporosis : Genetic risk score and Mendelian randomization. Front Public Health. 2022;10:905178. doi : 10.3389/fpubh.2022.905178.
Identification des interventions diététiques potentielles
La métabolomique peut aider à identifier les interventions alimentaires susceptibles de jouer un rôle protecteur contre les maladies rhumatismales. Il est important de noter que les données métabolomiques peuvent également aider à résoudre les données contradictoires des études existantes, ce qui permet aux chercheurs de mieux comprendre l'impact de l'alimentation sur le métabolisme et la maladie afin de mettre au point des interventions diététiques bénéfiques. Une étude8 s'appuyant sur deux cohortes indépendantes de la Hong Kong Osteoporosis Study (HKOS) a évalué la relation entre la densité minérale osseuse (DMO) dans l'ostéoporose et les composants bioactifs du café, une boisson associée à une réduction du risque de plusieurs maladies, mais dont les associations avec la DMO ne sont pas constantes. Ils ont identifié trois métabolites - 5-acétylamino-6-formylamino-3-méthyluracile (AFMU), 3-hydroxyhippurate et trigonelline - associés à la consommation de café et à une DMO plus élevée dans certaines zones de la colonne vertébrale. Ces métabolites devraient faire l'objet de futures recherches sur le lien entre le métabolisme et l'ostéoporose et sur la manière dont notre compréhension de ce lien peut être exploitée pour traiter cette maladie débilitante.
Chau, Y., Au, P.C.M., Li, G.H.Y.. et al. Serum Metabolome of Coffee Consumption and its Association With Bone Mineral Density : The Hong Kong Osteoporosis Study. J Clin Endocrinol Metab. 2020;105(3):dgz210. doi : 10.1210/clinem/dgz210
Applications de la métabolomique à la recherche en rhumatologie
- EDécouverte de biomarqueurs
- ERecherche en médecine personnalisée
- EStratification de la gravité de la maladie
- EStratification des patients
- EPrédiction de la progression de la maladie
- EDécouverte et développement de médicaments
- EPrévision du risque de maladie
- EComprendre les mécanismes moléculaires des maladies
- EComprendre les liens entre alimentation et maladie
"Les profils lipidiques altérés sont fréquents dans les maladies rhumatismales.... Les interactions entre le métabolisme des lipides, la fonction des cellules immunitaires et les maladies rhumatismales sont peu connues. L'immunométabolisme pourrait jouer un rôle essentiel dans le développement des maladies rhumatismales. Compte tenu de l'importance des profils lipidiques et du métabolisme, il est urgent de poursuivre les recherches sur les mécanismes et les stratégies thérapeutiques."
Cheng, W., Wang, Q., Zhou, B. et al.
Lipid Metabolism Profiles in Rheumatic Diseases (Profils du métabolisme lipidique dans les maladies rhumatismales). Front Pharmacol 12 (2021). https://doi.org/10.3389/fphar.2021.643520
Identification des métabolites plasmatiques qui prédisent l'activité quantitative de la maladie dans la polyarthrite rhumatoïde
La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie auto-immune inflammatoire chronique qui peut entraîner une érosion des os et du cartilage, une déformation des articulations, une perte de mobilité et des lésions organiques. Cependant, les symptômes et les réponses au traitement peuvent varier considérablement d'un patient à l'autre. Indépendamment des symptômes ou de la réponse au traitement, l'inflammation joue un rôle clé dans la PR, et les mesures cliniques pour stratifier l'activité de la maladie comprennent souvent des mesures de l'inflammation, telles que la protéine C-réactive (CRP). Le métabolisme cellulaire et tissulaire étant souvent perturbé dans les maladies auto-immunes, plusieurs études ont exploré la possibilité d'exploiter les signatures métaboliques de la PR pour stratifier les patients en fonction de la gravité de la maladie. Cependant, jusqu'à récemment, aucun profilage métabolomique global à grande échelle n'avait été réalisé dans le cadre de la PR. Pour combler cette lacune, les chercheurs ont établi le profil des métabolomes plasmatiques de patients atteints de PR et les ont mis en corrélation avec plusieurs mesures cliniques de l'activité de la maladie. Les résultats de cette étude soutiennent l'utilisation de la métabolomique pour stratifier les patients atteints de PR en fonction de l'activité de la maladie et des marqueurs de l'inflammation.
Figure 1. Diagramme de Venn de tous les métabolites plasmatiques identifiés grâce à la stratégie de découverte multi-approches. Au total, 67 métabolites uniques ont été identifiés, parmi lesquels 40 n'ont pas été associés à l'utilisation d'un traitement. Notamment, huit métabolites (6-bromotryptophane, bilirubine (E,E), biliverdine, glucuronate, N-acétyltryptophane, N-acétyltyrosine, sérine et trigonelline) en gras ont été non seulement détectés de manière cohérente dans les deux approches analytiques, mais n'ont pas non plus été associés à l'utilisation d'un traitement. Les cercles colorés indiquent les métabolites dont l'abondance est associée à l'utilisation du traitement. Les métabolites marqués d'un triangle rouge ont vu leur abondance augmenter avec l'aggravation de l'activité de la maladie, tandis que les métabolites marqués d'un triangle bleu ont vu leur abondance diminuer avec l'aggravation de l'activité de la maladie.
Le groupe de recherche a utilisé la plateforme de découverte globale de Metabolonpour établir le profil de 128 métabolomes plasmatiques provenant de 64 patients atteints de PR et d'une cohorte de validation de 12 autres patients atteints de PR. À partir des données obtenues, les chercheurs ont pu identifier des métabolites clés associés à l'activité de la maladie et aux niveaux de CRP circulante, ce qui suggère que la métabolomique sanguine peut servir de méthode valable pour surveiller à la fois la progression de la maladie et l'inflammation systémique dans la polyarthrite rhumatoïde. Cette étude est la première étude de métabolomique plasmatique réalisée dans le cadre de la PR à démontrer la valeur prédictive des métabolites sanguins pour l'activité de la maladie et l'inflammation systémique associée. Metabolon a aidé les chercheurs à identifier des métabolites clés, dont plusieurs ont déjà été impliqués dans la PR. D'autres études peuvent consolider le rôle des métabolites sanguins circulants dans la prédiction et le suivi de la pathogenèse de cette maladie complexe.
Hur B, Gupta VK, Huang H. et al. Plasma metabolomic profiling in patients with rheumatoid arthritis identifies biochemical features predictive of quantitative disease activity. Arthritis Res Ther. 2021;23(1):164. doi : 10.1186/s13075-021-02537-4.
Publications et citations en rhumatologie
Metabolon a largement contribué à des publications allant de la recherche fondamentale aux essais cliniques.
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