Les maladies rares sont généralement causées par un seul défaut génétique. Néanmoins, la recherche de la cause et l’évaluation des effets sont très complexes et difficiles. Jörg Menche, chercheur principal adjoint au Centre de recherche CeMM pour la médecine moléculaire de l’Académie autrichienne des sciences, professeur à l’Université de Vienne et chef de groupe de recherche au Max Perutz Labs (une coentreprise de l’Université de Vienne et de l’Université de médecine de Vienne), et son équipe ont maintenant développé un réseau multiplex qui cartographie tous les gènes et leurs interactions à plusieurs niveaux et améliore l’identification des défauts génétiques et l’évaluation de leurs conséquences.
Contrairement aux maladies courantes, qui sont généralement caractérisées par une interaction complexe de multiples facteurs génétiques et environnementaux, les maladies rares peuvent souvent être attribuées à un seul gène défectueux. Le décodage et l’analyse ciblés d’un défaut génétique et de ses conséquences phénotypiques fournissent donc des informations importantes pour comprendre les mécanismes sous-jacents dans le corps et aident à choisir des stratégies de traitement ciblées. Cependant, la recherche individuelle de la cause de la maladie est généralement longue et coûteuse. Une nouvelle approche systématique de l’étude des maladies rares et non caractérisées à l’aide d’un réseau dit multiplex est maintenant présentée par le groupe de recherche du scientifique du réseau Jörg Menche au CeMM et les Max Perutz Labs dans leur dernière étude, publiée aujourd’hui dans la revue Communications naturelles.
Probabilité trois fois plus élevée d’identifier une anomalie génétique causale
Le groupe de recherche de Menche se consacre depuis plusieurs années à une meilleure compréhension des interactions génétiques en utilisant l’analyse des réseaux moléculaires pour améliorer le diagnostic et le traitement des maladies rares. Pour leur étude actuelle, le premier auteur Pisanu Buphamalai, doctorant au CeMM dans le groupe de recherche de Menche, a construit un réseau multicouche cartographiant plus de 20 millions de relations génétiques avec des informations allant des interactions protéiques aux similitudes phénotypiques. Pour ce faire, le scientifique a intégré un ensemble de données complet de plus de 3 700 maladies rares avec une base génétique connue.
Le réseau multiplex intègre différentes couches de réseau qui cartographient différents niveaux de l’organisation biologique de notre corps, du génome au transcriptome, en passant par le protéome et le phénotype. En cartographiant les interactions et les mécanismes des protéines, nous pouvons également mieux caractériser les protéines dont les rôles dans les maladies étaient auparavant inconnus et ainsi détecter plus rapidement les défauts des gènes. »
Jörg Menche, responsable de l’étude
Pisanu Buphamalai ajoute : « Nous sommes guidés par les interactions entre les protéines aux niveaux physique et fonctionnel. Cela nous permet de tirer des conclusions sur le gène défectueux potentiel ainsi que sur les effets associés. Notre approche en réseau multiplie par trois la probabilité de trouver l’aberration génétique cruciale. par rapport au moment où ces réseaux sont considérés séparément. »
Progrès pour la médecine de réseau : une analyse plus précise, un meilleur pronostic
D’une part, la conception modulaire du réseau multiplex permet de quantifier l’impact d’une maladie rare particulière sur un niveau spécifique d’organisation biologique. Il s’agit de déterminer si certaines cellules, formes tissulaires, organes, etc. sont particulièrement affectés par un défaut génétique. D’autre part, l’importance de certains processus moléculaires pour une maladie peut également être mesurée. « C’est précisément en raison de sa complexité, de l’enchaînement des séquences moléculaires et des processus, que notre réseau multiplex est nettement plus puissant et efficace que d’examiner chaque réseau individuellement. Il permet également de faire plus facilement des prédictions sur les conséquences possibles du défaut génétique, « , dit Menche. La fonctionnalité du réseau a été testée avec succès en collaboration avec Vanja Nagy, chercheuse principale à l’Institut Ludwig Boltzmann pour les maladies rares et non diagnostiquées et chercheuse principale adjointe du CeMM, en utilisant les données de patients atteints de maladies neurologiques dont le défaut génétique sous-jacent était déjà connu. « Notre étude montre comment un énorme ensemble de données peut être utilisé dans le contexte de la médecine en réseau pour relever plusieurs défis pratiques et conceptuels dans la recherche sur les maladies rares afin d’améliorer le diagnostic et le traitement au profit des patients », a déclaré Menche.
