Les scientifiques ont fait un grand pas en avant en prédisant qui développera un diabète de type 1 des mois avant l’apparition des symptômes.
Dans un article publié en ligne le 29 juin dans Cell Reports Medicine, des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory du Department of Energy et leurs collègues identifient un ensemble de protéines altérées qui prédisent une condition connue sous le nom d’auto-immunité des îlots, un précurseur pour tous ceux qui finiront par développer le type 1 diabète.
Les scientifiques avertissent que les travaux marquent le début, et non la fin, d’une recherche d’un moyen de prédire qui développera la maladie. Plus de travail doit être fait pour vérifier les résultats et tester si les résultats s’appliquent à tout le monde, pas seulement aux enfants qui ont participé à l’étude et qui étaient génétiquement prédisposés à développer la maladie.
Un biomarqueur qui détecte l’auto-immunité en attente aiderait les médecins à surveiller l’état d’un patient, peut-être pour détecter une détérioration de la santé et accélérer les soins médicaux avant même l’apparition des symptômes.
Les résultats sont l’aboutissement d’une étude de neuf ans dirigée par le scientifique du PNNL, Thomas Metz, qui a analysé des centaines de protéines dans plus de 8 000 échantillons de sang de près de 1 000 enfants sur six sites d’étude en Amérique du Nord et en Europe.
TEDDY et des indices sur l’auto-immunité des îlots
Les enfants ont participé à une étude générale plus vaste connue sous le nom de TEDDY : Les déterminants environnementaux du diabète chez les jeunes. TEDDY comprend des enfants qui, en raison de leur constitution génétique, sont plus susceptibles que d’autres de développer un diabète de type 1. L’étude, qui approche de sa 20il année, cherche à comprendre pourquoi certains enfants développent la maladie et d’autres pas.
Dans l’étude la plus récente, les scientifiques du PNNL ont analysé des échantillons de plasma sanguin de près de 1 000 enfants de la naissance à 6 ans. Les chercheurs ont identifié un ensemble de 83 protéines dont la combinaison de changements prédisait quels enfants développeraient une auto-immunité des îlots ou un diabète de type 1.
À l’heure actuelle, il n’y a aucun moyen de savoir si ou quand l’auto-immunité des îlots ou le diabète se produira chez les personnes génétiquement prédisposées. Les médecins savent que lorsqu’un patient développe au moins deux anticorps anti-îlots, il a une auto-immunité contre les îlots et développera un diabète, mais ils ne savent pas ce qui déclenche l’auto-immunité ou quand le diabète se manifestera.
« Ce qui est passionnant dans ce travail, c’est qu’il ouvre la porte à la détection de l’auto-immunité plus tôt que nous ne le pouvons actuellement », a déclaré Metz. « Cela nous donne l’opportunité d’en savoir plus sur les causes de l’activation du système immunitaire. Cela pourrait nous aider à découvrir et à comprendre les mécanismes impliqués dans le développement du diabète mieux que nous ne le faisons actuellement et fournir des cibles potentielles pour l’intervention ». «
Les découvertes sont le résultat de dizaines de milliers d’heures de travail par des scientifiques et des collègues du PNNL du monde entier. Au PNNL, les scientifiques ont passé plus de 16 000 heures à analyser des échantillons à l’aide d’instruments connus sous le nom de spectromètres de masse pour vérifier les niveaux de centaines de protéines dans chacun des 8 000 échantillons de sang. Ils ont ensuite passé d’innombrables heures à planifier l’étude, à recruter des participants, à surveiller leur santé et à analyser les données.
L’analyste de données du PNNL, Lisa Bramer, a créé un algorithme d’apprentissage automatique qui a analysé la grande quantité de données : des informations sur des centaines de protéines provenant de près de 1 000 enfants, avec plusieurs échantillons de sang de chacun prélevés de la naissance à l’âge de 6 ans.
Les scientifiques ont mené l’étude en deux phases. Dans la phase de découverte, l’équipe a étudié 2 252 échantillons de sang de 184 enfants. Là, l’équipe a identifié 376 protéines qui ont été altérées chez des patients qui ont développé plus tard une auto-immunité des îlots ou un diabète de type 1. L’équipe a ensuite mené une étude de validation plus approfondie, analysant 6 426 échantillons de sang de 990 enfants.
Les 83 protéines sanguines identifiées par l’équipe dans l’étude de validation sont essentielles à plusieurs processus importants de l’organisme, notamment la présentation des antigènes, le complément et la coagulation sanguine, la signalisation inflammatoire et le métabolisme. La liste des protéines correspond bien aux protéines que l’équipe sait être actives dans le pancréas des patients diabétiques. L’équipe a identifié ces protéines précédemment dans le cadre de travaux effectués par le biais du Human Islet Research Network.
L’équipe du PNNL espère poursuivre l’étude en analysant des échantillons de sang supplémentaires qui ont déjà été prélevés sur les mêmes enfants lorsqu’ils étaient plus âgés. Ces échantillons de sang ont été collectés via TEDDY jusqu’à ce que les enfants aient 15 ans.
« A ce stade, nous essayons de comprendre comment nous pourrions prédire le diabète. En fin de compte, l’objectif est d’empêcher la mort des cellules critiques productrices d’insuline et de prévenir complètement le diabète », a déclaré le premier auteur Ernesto Nakayasu.
Dans d’autres études liées au diabète et à l’inflammation, les scientifiques du PNNL étudient exactement comment les cellules productrices d’insuline de notre corps deviennent vulnérables aux attaques auto-immunes ; comment le corps attaque et tue les cellules productrices d’insuline dans le pancréas. Les chercheurs étudient également comment les acides gras oméga-3 peuvent protéger ces cellules.
Chasse au biomarqueur du diabète : il faut tout un village
L’étude comprenait des enfants dont les parents ou tuteurs avaient consenti à leur participation. Aux États-Unis, les sites d’étude comprenaient l’Université du Colorado, l’Université de Floride et le Pacific Northwest Research Institute à Seattle. Des enfants d’hôpitaux d’Allemagne, de Suède et de Finlande ont également participé. L’Université de Floride du Sud a servi de centre de coordination des données.
Outre Bramer, Metz et Nakayasu, les auteurs du PNNL incluent Athena Schepmoes, Thomas Fillmore, Marina Gritsenko, Yuqian Gao, Paul Piehowski, Bryan Stanfill, Daniel Orton, Ronald Moore, Wei-Jun Qian, Richard D. Smith et Bobbie- Jo Webb. -Robertson. Les anciens scientifiques du PNNL Charles Ansong, Bryan Stanfill, Therese Clauss et Dave Engel ont également contribué.
Des scientifiques des National Institutes of Health, de l’Université du Colorado, de l’Université de Turku en Finlande, de l’Université technique de Munich, de l’Université de Lund et du Pacific Northwest Diabetes Research Institute ont également contribué.
Les travaux ont été financés par l’Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales, l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses, l’Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain, l’Institut national des sciences de la santé environnementale, l’Institut national des General Medical Sciences, les Centers for Disease Control and Prevention et la Fondation FRDJ. Des analyses de spectrométrie de masse ont été effectuées à l’EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l’environnement, une installation utilisateur du Bureau des sciences du DOE située au PNNL.
Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique