Ils prélèvent un échantillon de sang et, peu après, les chercheurs peuvent déterminer si une personne est sur le point de développer la maladie du lupus ou si elle est déjà malade. Cette technique révolutionnaire peut constituer un outil important pour le diagnostic d’autres maladies auto-immunes.
Les maladies auto-immunes – c’est-à-dire les maladies dans lesquelles notre propre système immunitaire endommage l’organisme – sont en augmentation, mais nous savons peu de choses sur ce qui les déclenche.
Les chercheurs sont maintenant plus près de trouver une explication. A l’aide d’une nouvelle technique, des chercheurs de l’Université d’Aarhus ont réussi à identifier les particules dans le sang qui déterminent le développement des maladies auto-immunes. Ils ont découvert que les patients atteints de la maladie auto-immune qu’est le lupus érythémateux systémique (également appelé SLE ou lupus) forment un type de particule protéique inconnu jusqu’alors dans le sang et que cette particule est si grosse qu’elle se fraie un chemin jusqu’à la paroi vasculaire où elle cause des dommages. La maladie est potentiellement mortelle et peut, par exemple, provoquer des caillots sanguins et des inflammations des articulations et des organes.
Particules mesurées en nanomètres
“Nous pouvons constater que les patients ont une proportion élevée de grosses particules dans le sang. En raison de leur taille, elles sont distribuées juste au bord du vaisseau sanguin, où elles peuvent potentiellement se retrouver dans la paroi du vaisseau et créer une inflammation”, explique le postdoc Kristian Juul-Madsen du département de biomédecine de l’université d’Aarhus.
Il est l’auteur principal d’une étude récemment publiée qui décrit comment les chercheurs ont pu utiliser une nouvelle technique leur permettant de suivre des particules de protéines spécifiques dans l’échantillon de sang du patient et de mesurer leur taille en nanomètres. Ce faisant, il apparaît clairement que l’étendue et la structure des particules sont cruciales pour le développement de la maladie.
“Nous pouvons suivre le processus sur un écran et cela nous a permis de découvrir que les patients atteints de lupus ont une concentration beaucoup plus élevée de très grosses particules dans leur sang”, explique le post.doc Kristian Juul-Madsen (à droite). Crédit : Simon Byrial Fischel
“Nous connectons les particules de protéines avec de petites particules métalliques, qui fluorescent fortement lorsqu’elles sont éclairées par un laser. Nous pouvons suivre le processus sur un écran et cela nous a permis de découvrir que les patients atteints de lupus ont une concentration beaucoup plus élevée de très grosses particules”, explique Kristian Juul-Madsen.
“La technique permet d’identifier un élément rare mais absolument crucial pour le développement de la maladie chez les patients atteints de lupus. Nous imaginons qu’il existe un niveau critique en dessous duquel il faut rester pour éviter la maladie”, poursuit-il.
Le diagnostic précoce de la maladie est important car le traitement peut réduire les symptômes et prévenir les dommages aux organes. Dans un contexte clinique, il est donc extrêmement intéressant pour les chercheurs de pouvoir prélever un échantillon de sang et, cinq minutes plus tard, de savoir si le patient est sur le point de développer un lupus ou s’il est déjà malade.
Echantillons de sang déjà prélevés
L’étude des patients atteints de lupus a été établie en collaboration avec le département de rhumatologie de l’hôpital universitaire d’Aarhus, où Anne Margrethe Troldborg, médecin-chef et professeur adjoint au département de biomédecine, a réuni l’une des cohortes de patients atteints de lupus les plus importantes du Danemark. Son travail avec les patients atteints de lupus a donné aux chercheurs une longueur d’avance, puisque des échantillons de sang des patients et des groupes de contrôle avaient déjà été collectés – un travail qui aurait autrement pris plusieurs années.
La nouvelle technique devrait être disponible comme outil de diagnostic dans la clinique de l’hôpital universitaire d’Aarhus d’ici 5 à 10 ans.
Technologie brevetée
La découverte des particules pathogènes permet de mieux comprendre pourquoi la maladie survient. À plus long terme, elle devrait permettre de prévenir le développement du lupus et d’améliorer les connaissances des chercheurs sur les facteurs héréditaires et autres. Avec le professeur Thomas Vorup-Jensen, Kristian Juul Madsen a breveté la technologie, qu’ils ont appelée NIP-Q (Nanoscale Immunoactive Protein Quantification).
Dans un premier temps, le brevet s’applique uniquement aux analyses de la protéine présente chez les patients atteints de lupus, mais l’équipe de recherche espère que la technique pourra également être utilisée pour détecter d’autres maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde.
“Dans la communauté des chercheurs, l’accent est mis sur la façon dont les maladies inflammatoires conduisent à la libération d’une quantité importante de substances chimiques. ADN dans ledu sang, et que ce processus peut, dans une certaine mesure, activer le système immunitaire. Mais nous avons obtenu une vision totalement nouvelle en analysant la taille des composants du sang. Il est fascinant de voir comment nous pouvons utiliser cette nouvelle technique pour établir une corrélation entre la taille des particules et la réponse immunitaire”, déclare Thomas Vorup-Jensen.
Il explique qu’il est souvent difficile pour les médecins de poser un diagnostic précis et de suivre l’évolution d’une maladie auto-immune. Cela peut rendre difficiles les décisions concernant les médicaments et la mesure de leurs effets.
“Néanmoins, les coûts des maladies auto-immunes continuent d’augmenter, à la fois en raison de leur incidence croissante et au rythme du développement de nouveaux médicaments coûteux. De meilleures méthodes de mesure sont donc nécessaires pour pouvoir réglementer les traitements d’une manière responsable à la fois en termes de soins de santé et d’économie de la santé”, déclare Thomas Vorup-Jensen.
Référence : “Characterization of DNA-protein complexes by nanoparticle tracking analysis and their association with systemic lupus erythematosus” par Kristian Juul-Madsen, Anne Troldborg, Thomas R. Wittenborn, Mads G. Axelsen, Huaying Zhao, Lasse H. Klausen, Stefanie Luecke, Søren R. Paludan, Kristian Stengaard-Pedersen, Mingdong Dong, Holger J. Møller, Steffen Thiel, Henrik Jensen, Peter Schuck, Duncan S. Sutherland, Søren E. Degn et Thomas Vorup-Jensen, 27 juillet 2021, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2106647118
Les résultats de la recherche – plus d’informations :
- L’étude est une analyse expérimentale de la structure des protéines, à la fois sous forme pure et en comparaison avec des échantillons de sang prélevés chez des patients atteints de lupus. Sur la base des valeurs expérimentales de la taille des protéines (rayon hydrodynamique), des calculs théoriques ont été effectués sur la répartition des particules de protéines dans le sang en fonction des diamètres connus des vaisseaux et de la pression sanguine. L’étude comporte également des expériences sur des souris.
- L’étude a été menée dans le cadre d’une collaboration entre des chercheurs de l’université d’Aarhus, de l’hôpital universitaire d’Aarhus, de l’université de Copenhague et des National Institutes of Health, Maryland, États-Unis.
- L’étude est soutenue par la Fondation de recherche de l’Université d’Aarhus, la Fondation Novo Nordisk et la Fondation Lundbeck.
- Le groupe de recherche a soumis une demande de brevet pour l’invention avec l’Université d’Aarhus comme propriétaire.
