Applications en pédiatrie
Pédiatrie
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La métabolomique en pédiatrie
La recherche pédiatrique est un défi unique en raison des changements rapides que connaissent les jeunes patients. Bien que la génomique et la protéomique aient fourni des informations précieuses, elles se heurtent parfois à des limites lorsqu'il s'agit de saisir tout le spectre de la complexité biologique pédiatrique. Ces défis sont aggravés par la nécessité de disposer de méthodologies capables de s'adapter à la nature dynamique de la croissance et du développement de l'enfant, ce qui rend essentielle l'exploration d'approches susceptibles d'offrir une compréhension plus complète de la santé pédiatrique.
La métabolomique est un outil précieux pour la recherche pédiatrique, car elle offre une perspective plus large qui complète les méthodologies existantes. En analysant l'ensemble des métabolites d'un système biologique, la métabolomique permet de comprendre les changements en temps réel des profils métaboliques des enfants. Cette approche est particulièrement efficace pour identifier les biomarqueurs et comprendre les mécanismes des maladies, contribuant ainsi de manière significative au développement de stratégies de soins de santé pédiatriques plus adaptées et plus efficaces.
Découvrir des informations fonctionnelles et exploitables grâce à la métabolomique
La recherche sur les maladies pédiatriques exige de suivre l'évolution rapide d'un système biologique. Metabolon peut aider ces chercheurs en leur permettant d'obtenir des informations métaboliques clés à chaque étape du développement pédiatrique. Des panels métabolomiques globaux peuvent identifier des biomarqueurs clés associés à différents états de développement et mécanismes pathologiques. Ces informations peuvent être traduites en biomarqueurs exploitables grâce à des panels métabolomiques ciblés.
Surveillance et caractérisation longitudinales
Grâce à la métabolomique, les chercheurs peuvent suivre en permanence la santé d'un enfant et identifier les signes précoces d'un retard de développement ou d'une maladie. Par exemple, W Perng et al. ont utilisé la régression de rang réduit sur les métabolites plasmatiques pour identifier les prédicteurs métaboliques spécifiques au sexe de l'altération de la glycémie à jeun (IFG) chez 391 jeunes participants à la cohorte Exploring Perinatal Outcomes among CHildren (EPOCH). Ils ont construit quatre modèles composés de concentrations de métabolites (principalement lipides, acides aminés et métabolisme des glucides) et de mesures physiologiques, démontrant que de tels modèles sont prometteurs pour prédire la glycémie chez les jeunes. Des interventions précoces de ce type pourraient contribuer à réduire l'incidence du diabète de type 2 et des comorbidités chez l'enfant.
Perng W, Hivert M-F, Michelotti G, et al. Metabolomic Predictors of Dysglycemia in Two U.S. Youth Cohorts. Metabolites. 2022 ; 12(5):404. https://doi.org/10.3390/metabo12050404
Biomarqueurs prédictifs de l'évolution de la maladie
L'identification de métabolites spécifiques contribue à la détection précoce de la maladie, à la prédiction de la gravité de la maladie ou à la prédiction des résultats du traitement. Dans des cas comme la sclérose en plaques (SEP) pédiatrique, la métabolomique peut aider à identifier des biomarqueurs indiquant un risque accru de rechute et d'invalidité chez les enfants atteints de SEP, contribuant ainsi aux soins préventifs et à la planification d'un traitement personnalisé.
Virupakshaiah A, Ladakis DC, Nourbakhsh B, et al. Several serum lipid metabolites are associated with relapse risk in pediatric-onset multiple sclerosis. Multiple Sclerosis Journal. 2023;29(8):936-944. doi:10.1177/13524585231171517
Influences de l'environnement et du mode de vie sur la santé des enfants
La métabolomique permet de mieux comprendre l'impact des facteurs externes sur la santé d'un enfant. Dans le contexte de l'asthme, la métabolomique peut révéler comment les facteurs environnementaux modifient les voies métaboliques, contribuant ainsi au développement d'interventions ciblées. Par exemple, les chercheurs ont identifié des associations entre le microbiome et les métabolites microbiens et la fréquence de la respiration sifflante (à la fois dérivée de l'hôte et du microbiome) chez les enfants asthmatiques. La recherche a également élucidé l'impact de la supplémentation en vitamine D sur la respiration sifflante chez les enfants asthmatiques, démontrant des associations de métabolites spécifiques au génotype avec l'efficacité du traitement.
Lee-Sarwar K, Dedrick S, Momeni B, et al. Association of the gut microbiome and metabolome with wheeze frequency in childhood asthma. J Allergy Clin Immunol. 2022;150(2):325-336. doi : 10.1016/j.jaci.2022.02.005
Rachel SK, Bo LC, Feng G, et al. The Role of the 17q21 Genotype in the Prevention of Early Childhood Asthma and Recurrent Wheeze by Vitamin D. Eur Respir J. 2019;54(4):1900761. doi:10.1183/13993003.00761-2019
Turi KN, McKennan C, Gebretsadik T, et al. La bilirubine non conjuguée est associée à la protection contre la respiration sifflante au début de la vie et l'asthme infantile. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2021/07/01/ 2021;148(1):128-138. doi:https://doi.org/10.1016/j.jaci.2020.12.639
Applications de la métabolomique à la recherche sur la santé et les maladies en pédiatrie
- EDécouverte de biomarqueurs
- EIdentifier les associations entre l'environnement et le métabolome
- EÉvaluation du risque de maladie
- ESuivi de la réponse au traitement
- ESuivi de la progression de la maladie
- EDécouverte et développement de médicaments
- EComprendre les mécanismes moléculaires des maladies
- EDétection précoce des voies altérées
- EIdentifier les associations microbiome-métabolome
"La recherche a également suggéré le rôle du métabolome - qui représente les produits fonctionnels en aval du microbiome, du patrimoine génétique de l'enfant et de la réponse immunitaire - dans la pathogenèse de la bronchiolite et de l'asthme".
Raita, Y., Pérez-Losada, M., Freishtat, R.J. et al.
Integrated omics endotyping of infants with respiratory syncytial virus bronchiolitis and risk of childhood asthma. Nat Commun 12, 3601 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23859-6
La métabolomique au service de la nutrition pédiatrique et du microbiome intestinal
Alors que le microbiote intestinal est considéré comme un écosystème relativement stable chez l'adulte, le processus de colonisation microbienne au début de la vie est étroitement lié à la maturation du tractus gastro-intestinal lui-même. Par conséquent, la colonisation en début de vie peut être considérée comme une étape fondamentale du développement sain.Il a été démontré que plusieurs facteurs environnementaux liés au début de la vie ont un impact omniprésent et durable sur la composition et la fonction du microbiome intestinal, avec un risque accru de plusieurs maladies plus tard dans la vie.L'un des facteurs environnementaux les plus importants est l'alimentation au début de la vie, plusieurs études ayant démontré des différences clés entre le microbiome et les risques de maladie chez les enfants nourris au sein et ceux nourris au lait maternisé.
Figure 1. Les diagrammes PCoA (Bray-Curtis) (en haut) illustrent les signaux des métabolites à différents moments de la collecte (0-4 semaines d'âge ; 8 semaines d'âge ; 17 semaines d'âge). Les diagrammes à barres (en bas) illustrent le nombre de métabolites significativement différents entre chaque paire de groupes d'alimentation.
La métabolomique est un outil précieux pour l'étude de la dynamique du microbiome et du métabolome au début de la vie en réponse aux prébiotiques et aux postbiotiques. En collaboration avec Metabolon, les chercheurs ont élucidé les profils des microbiomes intestinaux et des métabolomes des nourrissons nourris au lait maternisé et des nourrissons nourris au lait maternisé complété par des probiotiques et des prébiotiques, montrant que les nourrissons nourris au lait maternisé complété avaient des profils de microbiome et de métabolome qui ressemblaient davantage à ceux des nourrissons nourris au sein qu'à ceux des nourrissons nourris au lait maternisé strict. Cette recherche démontre que l'empreinte métabolique des communautés microbiennes ouvre la voie au développement de nouvelles stratégies nutritionnelles pour manipuler la production métabolique du microbiome intestinal et, par conséquent, la santé pédiatrique.
Rodriguez-Herrera A, Tims S, Polman J, et al.Early-life fecal microbiome and metabolome dynamics in response to an intervention with infant formula containing specific prebiotics and postbiotics.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2022;322(6):G571-G582. doi :10.1152/ajpgi.00079.2021
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