Des indices sur les eaux usées pourraient révolutionner la détection de la maladie d’Alzheimer

Dans une revue récente publiée dans la revue Environnement International, les chercheurs discutent des avantages de l’épidémiologie basée sur les eaux usées (WBE) par rapport aux techniques de diagnostic conventionnelles, ces dernières étant souvent coûteuses et invasives. Ils explorent ensuite des études dans le domaine relativement nouveau du diagnostic de la maladie d’Alzheimer basé sur des biomarqueurs et des fluides corporels périphériques, le potentiel d’intégration de ces approches de détection dans les plates-formes WBE existantes et les défis actuellement rencontrés dans la mise en œuvre de ces intégrations.

Étude : Biomarqueurs urinaires pour la maladie d’Alzheimer : Une nouvelle opportunité pour l’épidémiologie basée sur les eaux usées ? Crédit d’image : Avigator Fortuner/Shutterstock

L’évolution de la recherche sur la maladie d’Alzheimer

La maladie d’Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative caractérisée par une accumulation anormale de protéines (en particulier amyloïdes et tau) dans et autour des cellules cérébrales, entraînant un déclin cognitif progressif. Il s’agit d’une maladie gravement débilitante, la cause la plus fréquente de démence et la cinquième maladie chronique la plus mortelle chez les humains de plus de 65 ans.

Il est alarmant de constater que l’incidence mondiale de la MA augmente rapidement, les recherches révélant qu’elle a plus que doublé en moins de trois décennies entre 1990 et 2019. Les modèles de prédiction cliniques et économiques estiment que d’ici 2050, entre 114 et 152 millions de patients seront atteints. souffrent de la maladie, et les pertes financières liées à la démence devraient dépasser largement les 2 800 milliards de dollars américains.

La MA est de nature multifactorielle, avec une combinaison de variables génétiques et environnementales censées déclencher la maladie. Malheureusement, cela complique les diagnostics de MA, une grande partie des cas restant non détectés ou détectés trop tard. Les approches diagnostiques conventionnelles impliquent l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et de la tomographie par émission de positons (TEP). Ces techniques sont coûteuses et nécessitent un équipement et une expertise spécialisés, estimés à plus de 753 euros en Suède, 649 euros en Allemagne et plus de 8 400 dollars américains aux États-Unis.

Bien qu’il existe des méthodes moins coûteuses de diagnostic de la MA, elles impliquent souvent des procédures chirurgicales hautement invasives. Ces problèmes sont aggravés dans les pays à revenu faible ou intermédiaire (PRFI) qui manquent souvent des ressources nécessaires pour les diagnostics de MA et de démence de toute nature. Les recherches récentes sur le diagnostic de la maladie d’Alzheimer se sont concentrées sur l’utilisation de techniques de diagnostic non ou mini-invasives impliquant des biofluides tels que le sang, l’urine et la salive pour surmonter ces défis. Il a été démontré que les concentrations de biomarqueurs dans ces biofluides, en particulier lorsqu’elles sont analysées à l’aide de l’apprentissage automatique et d’autres modèles d’intelligence artificielle, sont capables de détecter la MA bien avant l’émergence de symptômes observables de l’extérieur, favorisant ainsi l’adoption de ces nouvelles approches.

Et si on pouvait aller plus loin ?

Suite à la recommandation de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) concernant le développement d’approches de diagnostic et d’évaluation des risques au niveau de la population pour faciliter de meilleurs efforts de prévention et une meilleure gestion des ressources accompagnant ses plans de réponse à la MA, des études récentes ont étudié le potentiel des biofluides périphériques, en particulier le contenu de l’urine, dans la gestion AD.

Plus récemment, l’épidémiologie basée sur les eaux usées (WBE) est étudiée en tant qu’outil de surveillance de la santé à l’échelle communautaire utilisant la caractérisation et la quantification des produits chimiques et des biomarqueurs présents dans les eaux usées.

Où en sommes-nous dans la mise en œuvre du WBE ?

Bien que le WBE ait été signalé pour la première fois sous une forme plus primitive en 1954 et que sa méthodologie actuelle ait été établie en 2001, la mise en œuvre du WBE reste principalement limitée à la détection et à la surveillance de maladies pathogènes telles que la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) provoquant le syndrome respiratoire aigu sévère. 2 (SRAS-CoV-2). Malheureusement, la mise en œuvre du WBE pour surveiller l’essentiel de la mortalité mondiale – les maladies chroniques non transmissibles (41 millions de décès par an, soit 74 % de la mortalité annuelle) – est extrêmement limitée.

Il est encourageant de constater que ces informations limitées sont prometteuses : jusqu’à présent, les analyses protéomiques dérivées des eaux usées ont identifié des biomarqueurs liés aux maladies cardiovasculaires (MCV), aux cancers, à la voie de la préséniline, à la maladie de Huntington et potentiellement même à la MA. Cela suggère que l’intégration à grande échelle de biomarqueurs de maladies chroniques dans les plateformes WBE existantes pourrait entraîner des économies substantielles en vies humaines et dans l’économie mondiale.

Alors pourquoi n’y a-t-il pas de mise en œuvre à grande échelle ?

La mise en œuvre à l’échelle de la population d’analyses de biomarqueurs de maladies chroniques dans l’infrastructure WBE ne peut avoir lieu sans d’abord surmonter des défis spécifiques. Premièrement, nous ne connaissons pas les effets des concentrations de biomarqueurs endogènes ni leurs corrélations avec le risque de maladie. Des études antérieures ont uniquement identifié des biomarqueurs associés au risque, sans les quantifier.

Deuxièmement, il y a un manque de marqueurs de paramètres de population universellement validés, sans parler des flux d’eaux usées, où (troisièmement) la matrice complexe du mélange d’eaux usées devrait rendre les concentrations de biomarqueurs extrêmement faibles. Les limitations technologiques actuelles pourraient empêcher la détection, et encore moins la quantification, d’un éventail de biomarqueurs évaluant le risque de maladies multiples au niveau communautaire.

Que doivent faire les scientifiques pour surmonter ces défis, au moins pour les évaluations des risques de MA ?

Les chercheurs ont identifié un certain nombre de biomarqueurs protéiques associés à la MA. Ceux-ci comprenaient des ARN tels que AB, Tau et AD7C-NTP, connus pour être directement impliqués dans les mécanismes pathologiques de la maladie, et des ARN longs non codants (LncRNA) tels que BDNF-AS, BACE1-AS, MAGI2-AS3, RMRP et EBF3. -COMME. Les LncRNA constituent une classe fascinante de grosses molécules d’ARN qui remplissent des fonctions épigénétiques bien qu’elles ne codent pour aucune protéine fonctionnelle.

La mise en œuvre de mécanismes permettant de mesurer le stress oxydatif et les dérégulations des neurotransmetteurs pourrait servir de preuve de validation dans l’évaluation des risques de MA et de nombreuses autres maladies.

« …des techniques analytiques avancées qui ont fait leurs preuves en milieu clinique ont été suggérées comme solutions à ces défis, notamment la chromatographie liquide ultra-performante couplée à un spectromètre de masse orthogonal quadripolaire hybride à temps de vol (UPLC-Q-TOF/MS/MS). ), spectrométrie de masse à temps de vol par électrophorèse capillaire (CE-TOF-MS), méthodes de séparation microfluidiques, SIMOA ou biocapteurs à base d’anticorps ou d’aptamères.