Médecine personnalisée: La perspective d'un diagnostic précoce de l'asthme est un soulagement

« Inspirer profondément et souffler aussi fort que possible dans un tube » : ce qui semble simple pour un adulte est une tâche difficile pour un enfant en bas âge. Pour un bébé, c’est même impossible. Or, pour diagnostiquer l’asthme, les médecins ne disposent aujourd’hui que de tests nécessitant de suivre ces instructions. Les bébés et les jeunes enfants chez lesquels on soupçonne un asthme restent donc inévitablement sans diagnostic clair jusqu’à l’âge de cinq ans. Selon Alexander Möller, médecin-chef en pneumologie à l’Hôpital universitaire pédiatrique de Zurich (Kispi), cela comporte le risque que ces enfants ne reçoivent pas le traitement adéquat : « Si leur asthme n’est pas traité, le risque de crises d’asthme plus fréquentes et plus graves est élevé, et les inflammations chroniques peuvent entraîner des cicatrices qui limitent la fonction pulmonaire », explique Alexander Möller. « En revanche, si les enfants ne souffrent pas d’asthme, mais par exemple d’une bronchite, et qu’ils reçoivent malgré tout des médicaments contre l’asthme, cela peut, dans certaines circonstances, entraîner des effets secondaires importants, tels que par exemple un retard de croissance. » La médecine pédiatrique a donc un besoin urgent de disposer d’un moyen permettant d’établir un diagnostic précoce fiable.

Un nouveau projet de recherche s’appuie sur les travaux antérieurs

Les recherches menées jusqu’à présent sur l’asthme ont montré que la composition complexe de l’air que nous expirons reflète les modifications inflammatoires asthmatiques dans les poumons. De plus, il est scientifiquement prouvé que l’asthme comporte également une forte composante génétique. L’Empa et l’hôpital universitaire pédiatrique de Zurich souhaitent désormais s’appuyer sur ces découvertes dans le cadre d’un projet de recherche commun. Les deux institutions se complètent parfaitement : le groupe de recherche de l’Empa « Multiomique pour les matériaux dans le domaine de la santé », dirigé par Marija Buljan, dispose d’une expertise approfondie en analyses statistiques ainsi qu’en mécanismes moléculaires de l’émergence des maladies. Le groupe de recherche d’Alexander Möller à l’hôpital pédiatrique de Zurich apporte quant à lui ses compétences en analyse respiratoire ainsi que son expérience clinique.

Ce projet de recherche commun repose sur une « approche multiomique» qui étudie l’apparition et l’expression de l’asthme à différents niveaux moléculaires et génétiques. L'objectif du projet est de mettre au point un nouveau protocole de diagnostic permettant un dépistage non invasif et indolore de l'asthme, y compris chez les bébés et les jeunes enfants. Ce protocole devrait comporter deux volets : un prélèvement buccal pour l'analyse de l'ADN et une analyse de l'haleine par spectrométrie de masse.

« Traces moléculaires » de l'asthme dans l'air expiré

Les deux équipes de recherche ont prévu une durée de quatre ans pour ce projet et l’ont divisé en cinq phases. Les deux premières phases ont pour objectif d’identifier les molécules typiques de l’asthme dans l’air expiré et d’évaluer si celles-ci peuvent contribuer au diagnostic. À cette fin, le Kispi recrute 180 enfants âgés de deux à quatre ans pour une étude prospective longitudinale, dont 120 présentant des symptômes respiratoires récurrents et 60 enfants en bonne santé pour le groupe témoin. Ces enfants expirent dans un sac spécial afin que leur air expiré puisse être analysé dans un appareil d’analyse spécifique, un spectromètre de masse à temps de vol haute résolution. Afin d’identifier et de classer les molécules spécifiques parmi les énormes quantités de données ainsi obtenues, les chercheurs du Kispi ont développé un modèle d’apprentissage automatique. Sur la base des résultats obtenus, ils prédisent si les enfants recevront ou non un diagnostic d’asthme plus tard. « Dès qu’ils ont atteint l’âge de cinq ans, nous vérifions cette prédiction à l’aide du protocole de diagnostic établi », ajoute Alexander Möller.

Recherche de variants génétiques de l'asthme

Les phases ultérieures du projet seront consacrées à l'identification de variants génétiques associés à l'asthme, dans le but de créer ce qu'on appelle un « panel génétique ». Il s’agirait d’une méthode peu coûteuse pour faciliter le diagnostic de l’asthme : « Dès qu’un panel génétique est en place, il n’est plus nécessaire d’analyser l’ensemble du génome ; on peut rechercher de manière ciblée la présence de certaines variantes génétiques de l’asthme chez un patient », explique Marija Buljan.

Pour identifier ces variantes génétiques, les chercheurs de l’Empa développent un modèle informatique qui établit une carte des voies de signalisation cellulaires. L’accent est mis sur certaines cellules immunitaires qui, chez la grande majorité des enfants asthmatiques, participent au déclenchement des symptômes (voir encadré). « La carte des voies de signalisation cellulaires nous montre quels médiateurs conduisent à l’activation de ces cellules et ce qui change dans les cellules après le contact avec ces médiateurs », précise Marija Buljan. Afin de vérifier qu’ils ont bien identifié les processus cellulaires pertinents, les chercheurs mènent ensuite des expériences en laboratoire sur les cellules et identifient ainsi les gènes qui jouent un rôle central.

Il s’agit enfin d’établir une liste définitive des variants génétiques de l’asthme. Pour ce faire, un prélèvement buccal est effectué sur une douzaine de couples parent-enfant ayant déjà reçu un diagnostic d’asthme, ce qui permet aux chercheurs de vérifier si ces variants génétiques sont effectivement présents. C’est sur la base de ces résultats que le panel génétique est finalement établi.

Un bond en avant pour la pneumologie pédiatrique

Si ce projet de recherche aboutissait, il résoudrait un énorme problème à l'échelle mondiale : « Ce serait un bond en avant pour la pneumologie pédiatrique », souligne Alexander Möller. « Grâce à un diagnostic précoce, nous pourrions soulager en grande partie les jeunes enfants atteints de leurs symptômes asthmatiques et éviter les hospitalisations. Dans le même temps, on minimiserait le risque que des enfants non asthmatiques reçoivent inutilement de la cortisone.» De plus, ce projet de recherche pourrait ouvrir la voie au développement de nouveaux médicaments contre l’asthme. «Une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires à l’origine de l’asthme pourrait servir de base pour développer des médicaments ciblés et bien tolérés», explique Marija Buljan.

Mais il s’agit d’abord de mener à bien le projet en cours sur le diagnostic précoce de l’asthme. Il faudra probablement encore cinq à dix ans avant que le nouveau protocole de diagnostic soit finalisé et qu’il s’impose en pédiatrie.

Ce projet de recherche peut être mené à bien grâce aux généreuses contributions de la Fondation Blumenau-Léonie Hartmann, de la Fondation Thomas et Doris Ammann ainsi que de deux autres fondations.

Qu'est-ce que l'asthme ?

L'asthme (ou asthme bronchique en termes médicaux) est une maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires qui provoque une détresse respiratoire aiguë après un contact avec certains facteurs déclencheurs. Ces facteurs peuvent être, par exemple, des infections virales, le stress, l'air froid, les gaz d'échappement, la fumée de cigarette ou des allergènes tels que la poussière domestique. Les signes typiques d’une crise d’asthme sont la détresse respiratoire, des sifflements lors de l’expiration, une sensation d’oppression thoracique et une toux sèche. Même si l’asthme disparaît à l’adolescence chez 30 à 50 % des enfants, il n’est en principe pas guérissable. Le traitement actuel se limite largement à la prise en charge des symptômes à l’aide de corticoïdes inhalés. En principe, plus le traitement commence tôt, mieux il est possible de maîtriser les inflammations chroniques et d’éviter les séquelles.

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Informations

Dr. Marija Buljan
Empa, Nanomaterials in Health
Tél. +41 58 765 7908
marija.buljan@empa.ch

Prof. Dr. med. Alexander Möller
Universitäts-Kinderspital Zürich
Tél. +41 44 249 5752
alexander.moeller@kispi.uzh.ch