L’inflammation est la première ligne de défense du corps, se produisant lorsque des masses de cellules immunitaires se précipitent sur le site de la blessure ou de la maladie aiguë pour effectuer des réparations et endiguer d’autres dommages.
En cas de succès, l’inflammation aide le corps à survivre et à guérir après un traumatisme. Cependant, lorsque la récupération suite à une réponse inflammatoire tourne mal, cela signale que des dommages sont toujours en cours – ; et l’inflammation elle-même peut causer d’autres blessures, entraînant une maladie plus grave ou même la mort.
Mais qu’est-ce qui différencie une bonne récupération inflammatoire d’une mauvaise ?
Une nouvelle étude, menée par des chercheurs de la Harvard Medical School et du Massachusetts General Hospital, publiée le 22 août dans Communication Naturedonne des indices critiques.
Les scientifiques ont identifié les caractéristiques universelles des réponses inflammatoires des patients qui se sont rétablis avec succès après une intervention chirurgicale ou des maladies aiguës telles que le COVID-19, une crise cardiaque et une septicémie. Ces caractéristiques, ont-ils découvert, incluent des voies précises que les numérations de globules blancs et de plaquettes suivent lorsqu’elles reviennent à la normale.
S’ils sont réaffirmés dans d’autres études et éventuellement codifiés en tant que directives cliniques, les résultats pourraient aider les cliniciens à reconnaître plus rapidement quand le rétablissement d’un patient individuel ne va pas bien, leur permettant d’intervenir plus tôt.
Un procédé ancien
L’inflammation est une réponse générique à presque toutes les maladies ; et, en tant que tel, les gens tentent de le décrire depuis des milliers d’années. Dans la Rome antique, l’écrivain médical Aulus Celsus a décrit les quatre symptômes cardinaux de l’inflammation : rougeur, chaleur, gonflement et douleur – ; et plus tard, le médecin et chirurgien Galen a ajouté la perte de fonction à la liste. Aujourd’hui, les scientifiques savent que les symptômes de l’inflammation surviennent lorsque le système immunitaire réagit à une blessure ou à une maladie aiguë, en envoyant des globules blancs protecteurs, des protéines et des facteurs chimiques qui provoquent des changements physiologiques dans le corps.
Bien que les cliniciens d’aujourd’hui soient bons pour identifier les patients qui souffrent d’inflammation en fonction de signes tels qu’un nombre élevé de globules blancs ou de la fièvre, « il n’y a aucune indication sur l’évaluation de l’évolution de l’inflammation et si elle s’atténue de manière appropriée », a déclaré l’auteur principal John. Higgins, professeur de biologie des systèmes à l’Institut Blavatnik du HMS. « En tant que médecins, nous sommes étonnamment mal équipés pour distinguer les patients dont la réponse inflammatoire va bien des patients dont la réponse ne l’est pas. »
Pourtant, savoir si l’inflammation réagit efficacement à la maladie et progresse vers la guérison est essentiel, car cela peut aider les médecins à décider s’il faut prendre du recul et laisser le corps d’un patient guérir par lui-même ou intervenir.
Higgins et son équipe ont entrepris de comprendre la récupération inflammatoire afin de déterminer s’il existe des caractéristiques communes à une récupération réussie.
Signes de succès
Parce que l’inflammation se produit chez les patients qui sont déjà malades, cela peut être un processus compliqué à étudier. Ainsi, les chercheurs savaient que pour isoler les caractéristiques communes, ils devraient étudier la récupération inflammatoire dans un cadre hautement contrôlé.
« Nous devions trouver une situation où tout le monde commence dans le même état de santé généralement stable, puis ils reçoivent tous un stimulus inflammatoire similaire à un moment précis », a expliqué le premier auteur Brody Foy, chercheur en biologie des systèmes au HMS et général de masse.
Ils ont opté pour la chirurgie cardiovasculaire non urgente – ; plus précisément, un pontage coronarien, un remplacement valvulaire ou une combinaison. Ces procédures sont souvent pratiquées chez des patients relativement en bonne santé qui ont des problèmes cardiaques sous-jacents, mais qui sont par ailleurs stables et ne connaissent pas de problèmes nécessitant un traitement immédiat. Cependant, toute chirurgie cardiovasculaire implique un traumatisme et des dommages tissulaires considérables lorsque les chirurgiens accèdent au cœur pour des réparations chirurgicales, provoquant une réponse inflammatoire importante.
Pour identifier les modèles de récupération inflammatoire, les chercheurs ont travaillé avec l’auteur Thoralf Sundt, professeur de chirurgie HMS Edward D. Churchill à Mass General, pour examiner les données des dossiers médicaux de 4 693 patients de Mass General qui ont subi une chirurgie cardiovasculaire. Après avoir analysé des dizaines de mesures simultanément, ils ont trouvé des caractéristiques communes dans les trajectoires des patients qui ont bien récupéré. Ils se sont concentrés sur deux variables qui ont identifié de manière fiable les trajectoires d’une récupération inflammatoire réussie : le nombre de globules blancs, qui, sans surprise, augmente pendant l’inflammation, et le nombre de plaquettes, qui diminue à mesure que les plaquettes sont utilisées pour la coagulation et la guérison.
Parmi les patients qui se sont bien rétablis après la chirurgie, le nombre de globules blancs a diminué à un rythme précis, tandis que le nombre de plaquettes a augmenté à un rythme différent, mais également précis. Ces trajectoires, selon les chercheurs, peuvent être utilisées pour surveiller la récupération de manière personnalisée.
Les médecins ne peuvent généralement pas suivre les changements de 20 variables différentes à la fois. Nous voulions vraiment pouvoir définir de bonnes récupérations en termes d’un petit nombre de mesures que les médecins et même les patients connaissent déjà. »
Jonathan Carlson, auteur, hématologue et chercheur au HMS et au MGH
L’équipe a ensuite élargi l’étude pour examiner d’autres types de chirurgies qui provoquent une inflammation importante, notamment les amputations de membres, les arthroplasties de la hanche, les césariennes, les ablations partielles du côlon et une chirurgie complexe du pancréas appelée procédure de Whipple. Ils ont également examiné les infections inflammatoires telles que COVID-19 et Clostridium difficile la colite, ainsi que la septicémie, une réponse inflammatoire potentiellement mortelle précipitée par une infection. Enfin, ils ont analysé les schémas de récupération après des événements tels que les crises cardiaques et les accidents vasculaires cérébraux qui entraînent une privation d’oxygène dans les tissus et peuvent provoquer une inflammation aberrante.
Les chercheurs ont constaté que les patients qui se sont bien rétablis suivaient les mêmes trajectoires caractéristiques pour le nombre de globules blancs et le nombre de plaquettes revenant à la normale que leurs homologues de chirurgie cardiovasculaire – ; et ce, peu importe leur condition ou leur âge. Ces schémas étaient également cohérents, quelle que soit la rapidité avec laquelle les patients se sont rétablis ou à quel niveau leur nombre de globules blancs et de plaquettes a commencé.
De plus, les scientifiques ont pu définir mathématiquement les trajectoires précises qui indiquaient une récupération réussie : le nombre de globules blancs a subi une décroissance exponentielle, tandis que le nombre de plaquettes a augmenté de manière linéaire après un court délai.
« Ce qui est passionnant dans cette étude, c’est qu’elle suggère qu’il existe des caractéristiques communes de la voie de guérison pour un éventail étonnamment large de maladies, et si nous savons à quoi ressemble une bonne guérison, alors nous devrions être en mesure d’en identifier une mauvaise », dit Higgins.
Traduire les résultats
Pour Higgins, ces trajectoires de récupération inflammatoires évoquent le principe dit d’Anna Karénine popularisé par Jared Diamond dans son livre Armes à feu, germes et acier: Il n’y a qu’une seule façon dont les choses peuvent aller bien, mais il y a plusieurs façons dont les choses peuvent aller mal. Les patients qui se rétablissent bien suivent généralement un schéma prévisible de diminution et d’augmentation du nombre de globules blancs et de plaquettes, tandis que les patients qui ne se rétablissent pas bien peuvent avoir des nombres trop élevés ou trop bas – ; ou tout simplement ne changent pas aux taux attendus.
Il établit également une comparaison avec les courbes de croissance pédiatriques, dans lesquelles chaque enfant commence à un point différent mais doit suivre la même trajectoire de croissance – ; et rester ainsi dans un centile similaire – ; pour le poids et la taille. Il espère que son équipe pourra éventuellement créer des graphiques analogues pour la récupération inflammatoire afin de personnaliser des trajectoires saines pour des patients individuels atteints d’un large éventail de maladies.
Higgins et son équipe s’efforcent de mettre leurs découvertes entre les mains des cliniciens pour les aider à mieux comprendre comment les patients se remettent d’une inflammation.
Pour illustrer cette idée, Higgins a mis en évidence le cas d’une femme de 78 ans admise à l’hôpital après une crise cardiaque. Au quatrième jour de sa convalescence, son nombre de globules blancs est tombé dans la plage normale, ce qui suggère qu’elle se remettait bien. Cependant, son nombre de globules blancs était toujours supérieur à la trajectoire saine définie par les chercheurs – ; et cela a continué à augmenter au cours des jours suivants, alors qu’elle empirait. En d’autres termes, le modèle global a fourni un indice de diagnostic plus précieux que le nombre absolu de numération globulaire, a déclaré Higgins, en signalant un jour plus tôt que quelque chose s’était mal passé avec le rétablissement du patient.
Higgins, cependant, prévient qu’il reste à voir si une intervention précoce basée sur ces signes avant-coureurs d’un mauvais rétablissement pourrait améliorer les résultats. C’est un sujet pour de plus amples recherches.
« Notre approche identifie vraiment juste les patients à haut risque », a déclaré Higgins. « Nous devons encore étudier si diagnostiquer quelque chose un peu plus tôt va réellement aider, mais au moins nous aurions une chance d’intervenir. »
Higgins et son équipe s’intéressent également à l’étude des mécanismes biologiques sous-jacents qui provoquent le retour ou l’échec du retour à la normale du nombre de globules blancs et de plaquettes après une blessure ou une maladie.
« Ces résultats aident à générer des hypothèses sur les mécanismes », a déclaré Higgins. Par exemple, il guide les chercheurs pour qu’ils examinent le moment où le nombre de globules blancs atteint son maximum pendant l’inflammation et explorent les processus dans le corps qui conduiraient à une décroissance exponentielle après le pic.
Les chercheurs souhaitent également déplacer leur attention encore plus tôt dans le processus pour voir s’ils peuvent trouver des caractéristiques communes d’une bonne réponse lorsque les patients développent initialement une inflammation après une blessure ou une maladie.
« Comprendre quantitativement à quoi ressemble une bonne récupération dès le début nous permettra d’identifier les patients à risque à des moments encore plus précoces et de concevoir des interventions qui améliorent les résultats », a déclaré l’auteur Aaron Aguirre, professeur adjoint de médecine HMS à Mass General. .
La recherche a été soutenue par la One Brave Idea Initiative, Fast Grants au Mercatus Center, George Mason University, le NIH (DP2DK098087), le Partnership for Clean Competition Research Collaborative, le prix MGH Hassenfeld et la Controlled Risk Insurance Company/Risk Management Fondation.
