Analyse des protéines pour une médecine personnalisée
Les nouvelles connaissances sur les protéines permettent aux chercheurs de développer des techniques innovantes et utilisables en clinique, par exemple pour les patients atteints de la maladie de Parkinson.
Il n'existe pas à ce jour de thérapies qui servent de manière égale tous les patients souffrant de la même maladie. De nombreuses thérapies conventionnelles ne sont souvent efficaces que pour une partie des personnes concernées. Et certains patients réagissent certes d'abord à un médicament, mais subissent ensuite des rechutes inexplicables. La pilule "taille unique" reste à ce jour une illusion.
C'est le cas par exemple de la maladie de Parkinson : le médicament lévodopa, que les médecins utilisent contre cette maladie, fonctionne bien chez certains patients et supprime les tremblements. Chez d'autres, en revanche, il renforce le déclin des fonctions cognitives du cerveau et aggrave ainsi l'état des personnes concernées. Les méthodes de diagnostic courantes ne permettent toutefois pas aux médecins de savoir à l'avance si et comment les patients réagissent aux médicaments administrés ou s'ils ont besoin d'un traitement alternatif.
Biomarqueurs de la maladie de Parkinson
C'est là que la chercheuse en protéines Paola Picotti veut intervenir dans le cadre de l'initiative du domaine des EPF "Personalized Health and Related Technologies" (PHRT). La professeure de biologie systémique moléculaire prévoit un projet de développement de biomarqueurs pour la détection précoce et la classification des sous-types de la maladie de Parkinson. La technologie sous-jacente est issue de la protéomique (voir encadré).
Protéomique - Connaissance de l'ensemble des protéines
Alors que le génome décrit l'ensemble du patrimoine génétique (tous les gènes) d'un être vivant ou d'un virus, le protéome représente toutes les protéines d'un être vivant à un moment donné dans des conditions définies. Par exemple, toutes les protéines d'un patient au moment d'un bilan de santé. Les protéines sont des éléments constitutifs de la vie : les molécules protéiques composées d'acides aminés ont de multiples fonctions. En tant qu'anticorps, elles se défendent contre les maladies et, en tant qu'enzymes, elles permettent le métabolisme. La protéomique désigne l'étude du protéome par des méthodes biochimiques.
Le protéome, contrairement au génome (l'ensemble des gènes), est dynamique. Il se modifie en permanence en raison de stimuli provenant de l'environnement, de maladies ou de substances actives. "Des protéines spécifiques permettent souvent de déterminer si un organisme est sain ou malade", explique Picotti. La chercheuse a jeté les bases de son nouveau projet il y a quelques années. Elle a développé une technique de mesure des protéines permettant d'analyser, dans n'importe quel échantillon biologique, non seulement toutes les protéines "normales", mais aussi celles dont la structure s'est modifiée. Il s'agit là d'une condition importante pour pouvoir diagnostiquer la maladie de Parkinson à un stade précoce.
Jusqu'à présent, les chercheurs partaient du principe que des plaques dites amyloïdes se formaient chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson et qu'elles endommageaient les cellules nerveuses. Les amyloïdes se forment à partir de protéines dont la structure se modifie. Les protéines dégénérées en contaminent d'autres et s'agglutinent pour former des amyloïdes insolubles. Dans son étude préliminaire, Picotti a pu mesurer de telles protéines dégénérées dans des échantillons de patients atteints de la maladie de Parkinson. Toutefois, son groupe de test était alors trop petit pour être statistiquement significatif.
Dans sa recherche de biomarqueurs pour le dépistage précoce et le diagnostic de la maladie de Parkinson, Picotti va maintenant analyser et comparer des protéines dans des échantillons d'une grande cohorte de patients et de patientes hollandais. Ceux-ci ont été examinés deux fois à dix ans d'intervalle, la première analyse ayant eu lieu à un stade précoce de l'évolution de la maladie. "Nous voulons savoir si nous pouvons établir une corrélation entre les structures protéiques et les symptômes, comme les déficits cognitifs", explique Picotti. Des volontaires sains seront également examinés à titre de contrôle.
La professeure de l'ETH espère également obtenir des indications pour un futur traitement de la maladie de Parkinson. Habituellement, les médicaments sont développés dans des éprouvettes. Souvent, ils y sont certes efficaces, mais pas dans le traitement des patients et patientes. Grâce à sa technique, Picotti peut déterminer dans des tissus humains si et comment une substance active (candidate) interagit avec des protéines. Cela permet de distinguer les médicaments appropriés de ceux qui ne le sont pas et de trouver des solutions individuelles adaptées.
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