“Digital twins” – une aide pour donner p individuel :

Une équipe internationale de chercheurs a développé des modèles informatiques avancés, ou “jumeaux numériques”, de maladies, dans le but d’améliorer le diagnostic et le traitement. Ils ont utilisé un de ces modèles pour identifier la protéine la plus importante de la maladie dans le rhume des foins. L’étude, qui vient d’être publiée dans la revue en libre accès : médecine génomique, souligne la complexité de la maladie et la nécessité d’utiliser le bon traitement au bon moment.

Pourquoi un médicament est-il efficace contre une certaine maladie chez certaines personnes, mais pas chez d’autres ? Dans les maladies courantes, les médicaments sont inefficaces chez 40 à 70 % des patients. L’une des raisons en est que les maladies sont rarement causées par une seule « défaut » qui peut être facilement traitée. Au lieu de cela, dans la plupart des maladies, les symptômes sont le résultat d’interactions altérées entre des milliers de gènes dans de nombreux types de cellules différents. Le moment est également important. Les processus pathologiques évoluent souvent sur de longues périodes. Nous ne sommes souvent pas conscients du développement de la maladie jusqu’à ce que les symptômes apparaissent, et le diagnostic et le traitement sont donc souvent retardés, ce qui peut contribuer à une efficacité médicale insuffisante.

Dans une étude récente, une équipe de recherche internationale visait à combler le fossé entre cette complexité et les soins de santé modernes en construisant des modèles informatiques de maladies des interactions génétiques modifiées dans de nombreux types de cellules à différents moments. L’objectif à long terme des chercheurs est de développer de tels modèles informatiques en “jumeaux numériques” des maladies de chaque patient. Ces jumeaux numériques médicaux pourraient être utilisés pour adapter les médicaments afin que chaque patient puisse être traité avec le bon médicament au bon moment. Idéalement, chaque jumeau pourrait être apparié et traité avec des milliers de médicaments dans l’ordinateur, avant que le traitement réel du patient ne commence.

Les chercheurs ont commencé par développer des méthodes pour construire des jumeaux numériques de patients atteints de rhume des foins. Ils ont utilisé une technique, séquençage d’ARN unicellulaire :, pour déterminer toute l’activité des gènes dans chacune des milliers de cellules immunitaires individuelles – plus spécifiquement les globules blancs. Étant donné que ces interactions entre les gènes et les types de cellules peuvent différer entre différents moments chez le même patient, les chercheurs ont mesuré l’activité des gènes à différents moments avant et après la stimulation des globules blancs avec du pollen.

Afin de construire des modèles informatiques de toutes les données, les chercheurs ont utilisé des analyses de réseau. Les réseaux peuvent être utilisés pour décrire et analyser des systèmes complexes. Par exemple, une équipe de football pourrait être analysée comme un réseau basé sur les passes entre les joueurs. Le joueur qui passe le plus aux autres joueurs pendant tout le match peut être le plus important dans ce réseau. Des principes similaires ont été appliqués pour construire les modèles informatiques, ou “jumeaux”, ainsi que pour identifier la protéine la plus importante de la maladie.

Dans la présente étude, les chercheurs ont découvert que plusieurs protéines et cascades de signalisation étaient importantes dans les allergies saisonnières, et que celles-ci variaient considérablement selon les types de cellules et à différents stades de la maladie.

“Nous pouvons voir que ce sont des changements extrêmement compliqués qui se produisent dans les différentes phases d’une maladie. “La variation entre les différents moments signifie que vous devez traiter le patient avec le bon médicament au bon moment”, explique le Dr Mikael Benson, professeur à l’Université de Linköping, qui a dirigé l’étude.

Enfin, les chercheurs ont identifié la protéine la plus importante dans le modèle jumeau du rhume des foins. Ils montrent que l’inhibition de cette protéine, appelée PDGF-BB, dans des expériences avec des cellules était plus efficace que l’utilisation d’un médicament contre les allergies connu dirigé contre une autre protéine, appelée IL-4.

L’étude a également démontré que les méthodes pourraient potentiellement être appliquées pour donner le bon traitement au bon moment dans d’autres maladies immunologiques, telles que les rhumatismes ou les maladies inflammatoires de l’intestin. La mise en œuvre clinique nécessitera des collaborations internationales entre les universités, les hôpitaux et les entreprises.

L’étude est basée sur une collaboration interdisciplinaire entre 15 chercheurs en Suède, aux États-Unis, en Corée et en Chine. La recherche a reçu le soutien financier de l’UE, des NIH, des Conseils de recherche suédois et nordique et de la Société suédoise du cancer.