Au cours des 20 dernières années, de vastes progrès dans le domaine de la biotechnologie ont conduit au développement d’une approche de recherche appelée multi-omique, qui examine simultanément plusieurs couches d’informations biologiques, comme l’expression des gènes, les protéines et les métabolites, pour obtenir une image complète du fonctionnement du corps.
Ces progrès ont donné naissance au domaine émergent de la santé environnementale de précision, qui vise à intégrer les facteurs environnementaux et biologiques pour identifier, comprendre et gérer l’impact de l’environnement sur la santé humaine.
Aujourd’hui, dans l’une des premières études de ce type, un groupe de chercheurs de la Keck School of Medicine de l’USC a développé un nouveau cadre de santé de précision qui exploite le multi-omique pour comprendre les maladies liées à l’environnement. Les résultats ont été publiés dans la revue Environnement International.
« Pour montrer comment nos méthodes proposées peuvent être utilisées pour des enquêtes de précision sur la santé, nous avons mené une étude examinant l’impact de l’exposition au mercure in utero sur le risque de développer des lésions hépatiques pendant l’enfance », explique Jesse Goodrich, Ph.D., professeur adjoint de sciences des populations et de la santé publique.
« Des recherches antérieures ont montré que l’exposition prénatale au mercure augmente le risque de lésions hépatiques, mais les mécanismes et voies biologiques n’ont pas été bien compris. »
L’exposition au mercure, une neurotoxine, peut entraîner une augmentation du stress oxydatif et modifier la régulation génétique, ce qui peut à son tour augmenter le risque de diverses maladies. L’une de ces maladies est la stéatose hépatique associée à un dysfonctionnement métabolique (MAFLD).
Goodrich et ses collègues ont développé trois approches d’analyse de données intégrant des techniques multiomiques pour découvrir des informations sur la stéatose hépatique infantile prénatale induite par le mercure, une maladie hépatique courante chez les enfants qui peut entraîner de graves problèmes de santé.
Le cadre en action
La première méthode d’analyse de ce type de données identifie les biomarqueurs multi-omiques des maladies associées à l’environnement des années après l’exposition environnementale. « Cette approche identifie des signatures dans le sang, dans ce cas MAFLD, qui indiquent si vous êtes ou non à risque de contracter certaines maladies en fonction de vos expositions environnementales antérieures », explique Goodrich.
La deuxième méthode vise à identifier les voies biologiques altérées qui informent les maladies associées à l’environnement. « Ici, nous identifions les mécanismes biologiques par lesquels les facteurs environnementaux provoquent réellement des maladies », dit-il.
La troisième méthode identifie les groupes d’individus les plus à risque de maladie en fonction de différents types de choses auxquelles ils ont été exposés. « Cette méthode est étroitement liée à la médecine de précision, qui utilise la génétique pour prédire l’évolution des maladies, mais dans la santé environnementale de précision, nous combinons des facteurs biologiques et environnementaux », explique-t-il.
L’étude de Goodrich a révélé que l’exposition prénatale au mercure était associée à des changements épigénétiques qui affectent le fonctionnement des gènes, et que ces altérations étaient liées à un risque plus élevé de lésions hépatiques pendant l’enfance.
« Nous avons découvert que des niveaux prénatals plus élevés de mercure étaient liés à un risque accru de lésions hépatiques chez les enfants. Grâce à notre première méthode, les chercheurs peuvent désormais prédire si une personne a été exposée au mercure et présente un risque de développer des lésions hépatiques », partage-t-il.
« Ensuite, nous avons observé que lorsque nous rassemblions toutes les différentes signatures, les enfants qui étaient plus exposés au mercure in utero présentaient des changements dans leur signal d’inflammation, conduisant à une inflammation et un stress oxydatif plus élevés, suggérant un risque plus élevé de lésions hépatiques », a-t-il déclaré. dit.
« Troisièmement, nous avons utilisé les informations sur les niveaux de mercure dans le sang pour prédire qui risquait de développer des problèmes de santé graves, tels qu’une lésion hépatique, plus tard dans la vie, en fonction de leurs marqueurs moléculaires, de leurs niveaux d’exposition et du risque de MAFLD. »
Faire progresser la santé environnementale de précision
L’objectif de l’équipe de recherche était de développer une ressource pour aborder les aspects clés de la santé environnementale de précision. Cette publication était la première tentative de développement d’un cadre conceptuel pour combiner l’intégration de données multi-omiques avec des méthodes permettant de comprendre comment les expositions environnementales impactent les facteurs biologiques intermédiaires et provoquent des effets néfastes sur la santé.
« Cette étude intervient à un moment où l’Institut national des sciences de la santé environnementale (NIEHS) fait la promotion de ces technologies avancées autour des données multi-omiques pour mieux comprendre l’impact des facteurs environnementaux sur la maladie », dit-il.
Goodrich partage que le développement de ces méthodes élargit les horizons du domaine de la santé environnementale de précision, permettant aux chercheurs d’examiner ensemble l’environnement et les processus biologiques. Ces techniques aideront les futurs scientifiques à mieux comprendre pourquoi certaines personnes développent des maladies et d’autres non. Ces connaissances éclaireront le développement d’outils et d’interventions susceptibles de prévenir les maladies avant qu’elles ne se développent.
Cette publication a été sélectionnée par le NIEHS comme « article extra-muros du mois d’octobre ».
« Cette reconnaissance témoigne du fait que les National Institutes of Health s’investissent dans ce type de recherche et contribuent à sa promotion. Elle met en évidence l’importance de ces méthodes dans l’identification d’informations biologiquement significatives qui sont fondamentales pour faire progresser la santé environnementale de précision », partage-t-il.
