Applications - Fonction sanguine et maladies
Fonction sanguine et maladie
La métabolomique permet d'élucider les complexités des maladies et des troubles du sang.
Utilisé par
Ressources sur les fonctions et les maladies du sang
La métabolomique dans la recherche sur les fonctions et les maladies du sang
Le sang est un tissu complexe et dynamique composé de divers éléments, notamment les globules rouges, les globules blancs, les plaquettes et le plasma, chacun ayant des fonctions distinctes et un rôle dans différentes maladies. Des facteurs génétiques et environnementaux contribuent aux troubles sanguins, ce qui nécessite l'étude de ces deux types de facteurs pour en démêler la complexité. Les maladies rares sont très répandues dans ce domaine, ce qui pose des difficultés en raison de la limitation des populations de patients et des ressources. En outre, l'hétérogénéité des maladies, les symptômes non spécifiques et les chevauchements compliquent l'établissement d'un diagnostic précis. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés, les options thérapeutiques restent limitées.
La métabolomique apparaît comme un outil puissant pour démêler les complexités de ces conditions. En analysant l'empreinte métabolique unique des cellules sanguines et du plasma, les chercheurs peuvent mieux comprendre les processus cellulaires anormaux associés à divers troubles sanguins. Cette approche peut aider à identifier de nouveaux biomarqueurs pour la détection précoce des maladies, à différencier les différents types de cancers du sang et à surveiller la réponse d'un patient à un traitement. Par exemple, les profils métabolomiques peuvent révéler des perturbations du métabolisme énergétique ou des niveaux altérés de métabolites spécifiques liés à une croissance cellulaire anormale - des indices précieux qui peuvent guider le développement de thérapies plus ciblées pour les maladies du sang.
Découvrir des informations fonctionnelles et exploitables grâce à la métabolomique
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mettre au point des traitements efficaces contre les maladies du sang. Metabolon peut permettre aux chercheurs de découvrir les informations nécessaires pour comprendre la pathogenèse des maladies et identifier des cibles thérapeutiques prometteuses. La métabolomique globale peut être utilisée pour identifier des biomarqueurs pour les cancers du sang, les infections parasitaires et d'autres maladies du sang. Des panels métabolomiques ciblés peuvent traduire les premiers résultats en biomarqueurs exploitables.
Identifier les métabolites jouant un rôle dans l'étiologie des maladies
La maladie autosomique récessive la plus courante chez l'homme est la drépanocytose (SCD), une affection des globules rouges qui leur donne une forme de faucille et provoque leur décomposition. Les chercheurs ont étudié le rôle de la sphingosine-1-phosphate (S1P), un métabolite stocké dans les globules rouges, dans la falsification des cellules sanguines et la progression de la drépanocytose. En utilisant l'analyse métabolomique chez l'homme et la souris, suivie de l'élimination de gènes chez la souris, les chercheurs ont confirmé que l'élévation de la S1P contribue à la falciformation et à la progression de la maladie par l'activation de la sphingosine kinase 1 (SPHK1) dans les érythrocytes, ce qui conforte l'inhibition de la SPHK1 comme approche thérapeutique prometteuse dans la maladie de Crohn.
Zhang Y, Berka V, Song A, et al. Elevated sphingosine-1-phosphate promotes sickling and sickle cell disease progression. J Clin Invest. 2014;124(6):2750-2761. doi : 10.1172/JCI74604
Stratification des patients
La leucémie myéloïde aiguë (LMA) est un type de cancer grave qui provoque la production par la moelle osseuse d'un grand nombre de cellules sanguines anormales. Ce cancer est souvent traité par une allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (allo-CSH), qui présente un risque élevé de mortalité liée à la transplantation (MRT). En utilisant l'analyse métabolomique du plasma de patients atteints de LAM et du syndrome myélodysplasique (SMD, une autre maladie couramment traitée par allogreffe), les chercheurs ont identifié une altération significative du métabolisme des acides aminés associée à trois facteurs de risque de MRT (rétention d'eau, inflammation prétransplantation et développement d'une maladie aiguë du greffon contre l'hôte (aGVHD) nécessitant des stéroïdes systémiques). Une analyse de regroupement basée sur les métabolites et sur ces trois facteurs de risque a permis d'identifier un sous-ensemble de patients présentant une association significative avec la MRT. Les données suggèrent que le profilage métabolique peut être une approche prometteuse pour identifier les individus à haut risque qui peuvent bénéficier de stratégies de traitement alternatives dans la LMA et le SMD.
Reikvam H, Bruserud O, et Hatfield KJ. Pretransplant systemic metabolic profiles in allogeneic hematopoietic stem cell recipients - identification of patient subsets with increased transplant-related mortality. Transplant Cell Ther. 2023;29(6):375.e1-375.e14. doi : 10.1016/j.jtct.2023.03.020
Découverte de biomarqueurs
La septicémie est une maladie grave et souvent mortelle qui est une réponse systémique à une infection. La métabolomique peut aider à identifier des biomarqueurs diagnostiques et pronostiques ainsi que des cibles thérapeutiques potentielles en éclairant davantage les mécanismes moléculaires à l'origine de cette affection complexe. Les chercheurs ont utilisé l'apprentissage automatique pour analyser en profondeur les métabolomes plasmatiques de patients souffrant de septicémie et ont identifié plusieurs métabolites, dont le lactate, la bilirubine, les métabolites des sels biliaires et plusieurs acides aminés, associés aux résultats cliniques. Ces travaux jettent les bases de futures études utilisant la métabolomique pour identifier des biomarqueurs critiques dans les maladies et les troubles du sang.
Kosyakovsky LB, Somerset E, Rogers AJ, et al. Machine learning approaches to the human metabolome in sepsis identify metabolic links with survival. Intensive Care Med Exp. 2022;10(1):24. doi : 10.1186/s40635-022-00445-8
Applications de la métabolomique à la recherche sur les maladies du sang
- EDécouverte de biomarqueurs
- ERecherche en médecine personnalisée
- ERecherche en médecine de précision
- EDécouverte et développement de médicaments
- EComprendre l'étiologie des maladies
- EDétection précoce des voies altérées
- EStratification des patients
- EPrédiction du risque de traitement
- EPronostic de la maladie/pronostic de survie
"Les altérations métaboliques représentent un axe physiopathologique sous-exploré dans le sepsis. Des plates-formes moléculaires non biaisées et de haute dimension permettant d'établir le profil de centaines de métabolites circulants de concert (métabolomique) ont ouvert des possibilités d'approches de biologie systémique fondées sur des données pour la prédiction du risque clinique et la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles chez l'homme."
Kosyakovsky LB, Somerset E, Rogers AJ, et al.
Machine learning approaches to the human metabolome in sepsis identify metabolic links with survival. Intensive Care Med Exp. 2022;10(1):24. doi : 10.1186/s40635-022-00445-8
La métabolomique au service des parasites du sang
La babésiose humaine est causée par le parasite érythrocytaire Babesia divergens et est associée à une maladie transmise par transfusion et à une maladie récurrente chez les personnes immunodéprimées. La capacité de ce parasite à modifier l'environnement métabolique de ses globules rouges hôtes est bien connue ; par conséquent, la métabolomique du plasma peut être un outil puissant pour identifier les voies métaboliques clés qui peuvent être ciblées pour une intervention thérapeutique. Les parasites sanguins étant une cause importante de morbidité et de mortalité dans le monde, l'analyse métabolomique de l'interaction entre le parasite et son hôte pourrait avoir un impact sur une grande partie de la population mondiale. En utilisant la plateforme de découverte globale de Metabolon, les chercheurs ont réalisé la première étude métabolomique globale des globules rouges de l'hôte infecté par Babesia divergens, identifiant les changements métaboliques clés associés à l'infection.
Figure 1. Carte métabolique des globules rouges humains infectés par Babesia diversigens.
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Les chercheurs ont réalisé une métabolomique non ciblée sur des cultures de globules rouges humains présentant une parasitémie faible ou élevée, détectant des changements dans 150 métabolites en cas de parasitémie faible et dans 350 métabolites en cas de parasitémie élevée. Les lipides étaient la principale classe de métabolites affectée par la croissance du parasite, et le traitement avec un inhibiteur de lipase a bloqué la sortie du parasite de l'hôte et a perturbé sa membrane. Au fur et à mesure de la croissance, les parasites ont montré une dépendance accrue aux voies énergétiques telles que la glycolyse et le cycle TCA. Les essais d'inhibition de la croissance et la microscopie STED à haute résolution ont confirmé ces changements et ont révélé que Babesia divergens récupère dans la cellule hôte tout le cholestérol dont il a besoin pour sa croissance. L'interruption de ce piégeage s'est avérée mortelle pour le parasite. Les procédures expérimentales décrites dans ce travail soutiennent l'utilisation de la métabolomique pour démêler les relations complexes entre les parasites et les cellules hôtes et pour potentiellement identifier de nouvelles cibles thérapeutiques afin d'améliorer le traitement.
Beri D, Singh, M, Rodriguez M, et al. Global Metabolomic Profiling of Host Red Blood Cells Infected with Babesia divergens Reveals Novel Antiparasitic Target Pathways. Microbiology Spectrum Volume 11 Issue 2. doi : https://doi.org/10.1128/spectrum.04688-22
Publications et citations sur les maladies du sang
Metabolon a largement contribué à des publications allant de la recherche fondamentale aux essais cliniques.
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