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Les jumeaux numériques pourraient conduire à des thérapies médicamenteuses plus personnalisées pour les maladies inflammatoires

Les maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde ont des mécanismes pathologiques complexes qui peuvent différer d’un patient à l’autre avec le même diagnostic. Cela signifie que les médicaments actuellement disponibles ont peu d’effet sur de nombreux patients. À l’aide de soi-disant jumeaux numériques, les chercheurs de l’Institut Karolinska ont maintenant acquis une meilleure compréhension des protéines « intermittentes » qui contrôlent ces maladies. L’étude, qui est publiée dans Cell Reports Medicine, pourrait conduire à des thérapies médicamenteuses plus personnalisées.

De nombreux patients atteints de maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde, la maladie de Crohn et la colite ulcéreuse ne se sentent jamais complètement en bonne santé malgré la prise de médicaments. C’est un problème qui cause des souffrances et des dépenses importantes.

Dans une maladie inflammatoire, des milliers de gènes modifient la façon dont ils interagissent dans différents organes et types de cellules. De plus, le processus pathologique varie d’un patient à l’autre avec le même diagnostic, et même au sein d’un même patient à des moments différents.

Il est extrêmement difficile de diagnostiquer et de traiter des changements aussi complexes et variés. Dans un projet en cours depuis cinq ans, des chercheurs d’une constellation d’institutions, dont le Karolinska Institutet en Suède, ont tenté de résoudre ce problème et d’adapter les médicaments aux patients individuels en construisant et en traitant les données de leurs jumeaux numériques, qui c’est-à-dire des modèles numériques de chaque mécanisme unique de la maladie du patient.

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Maintenant, le groupe de recherche a trouvé une solution possible : les changements peuvent être organisés en programmes moléculaires. Ces programmes moléculaires sont régulés par un nombre limité de protéines de commutation « marche et arrêt », dont certaines sont des cibles connues pour des médicaments tels que les inhibiteurs du TNF. Mais ce n’est pas une option thérapeutique qui aide tout le monde.

« Nos analyses de patients qui ont répondu ou non au traitement par TNF ont révélé différentes protéines de commutation chez différents individus », déclare l’auteur correspondant de l’étude, Mikael Benson, chercheur au département des sciences cliniques, d’intervention et de technologie du Karolinska Institutet. « Une autre découverte importante était que les protéines n’éteignaient pas les maladies, mais ressemblaient davantage à des gradateurs qui activaient ou désactivaient les programmes de lutte contre les maladies. »

Chaque processus physiologique peut être décrit avec des équations mathématiques. Cette technique de modélisation numérique avancée peut être adaptée aux circonstances uniques d’un patient en analysant l’activité de chaque gène dans des milliers de cellules sanguines et tissulaires individuelles. Un tel jumeau numérique peut être utilisé pour calculer le résultat physiologique si une condition change, comme la dose d’un médicament.

Les jumeaux numériques ont révélé aux chercheurs de nouvelles opportunités pour le traitement efficace de maladies graves.

« Des méthodes peuvent être développées pour adapter la bonne combinaison de médicaments pour les protéines » sur « pour les patients individuels », poursuit le Dr Benson. « Les programmes que nous décrivons seront mis à la disposition de la communauté des chercheurs afin que d’autres études cliniques sur des patients atteints de différentes maladies immunitaires puissent être menées. »

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Dans la présente étude, les chercheurs ont combiné les analyses d’un modèle murin de polyarthrite rhumatoïde et de jumeaux numériques de patients humains atteints de diverses maladies inflammatoires.

« Bien que seules les articulations soient enflammées chez la souris, nous avons découvert que des milliers de gènes modifiaient leur activité dans différents types de cellules dans dix organes, dont la peau, la rate, le foie et les poumons », explique le Dr Benson. « À ma connaissance, c’est la première fois que la science obtient une image aussi complète du nombre d’organes touchés par la polyarthrite rhumatoïde. Cela est en partie dû à la difficulté de prélever des échantillons physiques d’autant d’organes différents. »

Fontaine:

Institut Karolinska

Référence magazine :

« L’analyse de cellules individuelles provenant de plusieurs organes révèle un système d’interrupteur marche/arrêt avec un potentiel de traitement personnalisé des maladies immunologiques. » Sandra Lilja, Xinxiu Li, Martin Smelik, Eun Jung Lee, Joseph Loscalzo, Pratheek Bellur Marthanda, Lang Hu, Mattias Magnusson, Oleg Sysoev, Huan Zhang, Yelin Zhao, Christopher Sjöwall, Danuta Gawel, Hui Wang, Mikael Benson. Rapports cellulaires Médecineen ligne le 28 février 2023, doi : 10.1016/j.xcrm.2023.100956

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