Une analyse à haut débit du plasma sanguin pourrait aider à identifier les biomarqueurs diagnostiques et pronostiques de la sclérose latérale amyotrophique (SLA), selon des recherches de la North Carolina State University. Le travail met en lumière une voie impliquée dans la progression de la maladie et semble exclure une neurotoxine environnementale comme jouant un rôle dans la SLA.
La SLA est une maladie neurodégénérative progressive qui provoque une détérioration des cellules nerveuses dans le cerveau et la moelle épinière. Actuellement, les traitements sont entravés par le manque de cibles définitives, un processus de diagnostic qui prend souvent plus d'un an à compléter et des méthodes insuffisantes et subjectives pour surveiller la progression.
Le diagnostic précoce est important, mais nous avons un besoin criant de marqueurs quantitatifs pour surveiller la progression et l'efficacité de l'intervention thérapeutique. Étant donné que les perturbations du métabolisme sont des caractéristiques distinctives de la SLA, nous voulions étudier les marqueurs des métabolites comme une avenue pour la découverte de biomarqueurs. «
Michael Bereman, professeur agrégé de sciences biologiques à NC State et auteur correspondant
Bereman, avec des collègues de l'État de NC et de l'Université Macquarie d'Australie, a prélevé des échantillons de plasma sanguin pour 134 patients SLA et 118 individus en bonne santé de la Biobanque MND de l'Université Macquarie. Ils ont utilisé l'électrophorèse capillaire sur puce couplée à une spectrométrie de masse à haute résolution pour identifier et analyser les métabolites du plasma sanguin dans les échantillons. Cette méthode décompose rapidement le plasma en ses composants moléculaires, qui sont ensuite identifiés par leur masse. Les chercheurs ont développé deux algorithmes informatiques: l'un pour séparer les échantillons sains et ceux de la SLA et l'autre pour prédire la progression de la maladie.
Les marqueurs métaboliques les plus importants étaient associés à l'activité musculaire: des niveaux élevés de créatine, qui facilitent le mouvement musculaire, et des niveaux réduits de créatinine et de méthylhistidine, qui sont des sous-produits de l'activité musculaire et de la dégradation. La créatine était élevée de 49% chez les patients SLA, tandis que la créatinine et la méthylhistindine ont diminué respectivement de 20% et 24%. De plus, le rapport créatine / créatinine a augmenté de 370% chez les hommes et de 200% chez les femmes atteintes de SLA.
Grâce à l'apprentissage automatique, les algorithmes qu'ils ont créés ont ensuite été en mesure de séparer les participants sains des patients atteints de SLA et de prédire la progression de la maladie. Les modèles ont produit des résultats à la fois pour la sensibilité (capacité à détecter la maladie) et la spécificité (capacité à détecter les individus sans maladie). Le modèle de détection de la maladie a fonctionné à 80% de sensibilité et 78% de spécificité, et le modèle de progression a effectué à 74% de sensibilité et 87% de spécificité.
« La carence en créatine seule ne semble pas être un problème – nos résultats confirment que la voie de la créatine kinase de production d'énergie cellulaire, connue pour être altérée dans la SLA, ne fonctionne pas aussi bien qu'elle le devrait », dit Bereman.
«Ces résultats sont des preuves solides qu'un panel de métabolites plasmatiques pourrait être utilisé à la fois pour le diagnostic et comme moyen de surveiller la progression de la maladie», explique Gilles Guillemin, professeur de neurosciences à l'Université Macquarie et co-auteur de l'article. « Nos prochaines étapes seront d'examiner ces marqueurs au fil du temps au sein d'un même patient. »
Un autre objectif du travail était de rechercher des preuves de l'exposition à une neurotoxine environnementale, la bêta méthylamino-L-alanine (BMAA), qui se trouve dans les proliférations d'algues vertes et bleues. Le BMAA est associé à la SLA depuis les années 1950, mais peu d'études ont tenté de la détecter chez les patients SLA humains. Les chercheurs n'ont pas détecté de BMAA dans le sang de patients sains ou atteints de SLA.
La source:
Université d'État de Caroline du Nord
Référence de la revue:
Bereman, M.S., et al. (2020) Le profilage des métabolites révèle des biomarqueurs prédictifs et l'absence de β-méthylamino-L-alanine dans le plasma d'individus diagnostiqués avec une sclérose latérale amyotrophique. Journal of Proteome Research. doi.org/10.1021/acs.jproteome.0c00216.
