DNA microarrays : l`analyse génomique ou la médecine robotisée

DNA microarrays : l'analyse génomique ou la
médecine robotisée de demain disponible dès
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M.DeBandt
Nous voici confrontés, depuis peu, dans nos lectures scientifiques avec une nouvelle
technique dite "d’analyse génomique" ou encore technique des "DNA arrays" ou
"DNA chips " ou "molecular profiling" ou "puce à ADN" ou encore "analyse de
transcriptome". De quoi s’agit-il ?
Il ne s’agit pas d’une analyse génétique comme la terminologie anglo-saxonne
pourrait, à tort le laisser croire, mais de l’étude de l’activité d’un gène. Depuis de
nombreuses années, les scientifiques sont capables d’isoler les ARN messagers
d’une cellule (c’est à dire d’isoler le produit primaire de l’expression des gènes). Cet
isolat est très fragile et instable, mais par des artifices techniques il est possible de
le stabiliser sous la forme d’un ADN complémentaire stable et analysable.
On peut alors à ce moment développer une PCR à partir d’amorces « pêchant » tel
ou tel acide nucléique et de le quantifier. C’est la fastidieuse technique de la RT-PCR
qui va analyser l’expression d’un gène et d’un seul à un moment donné.
Malheureusement une cellule est un monde complexe ou des milliers de gènes vont
s’exprimer à un même instant : analyser l’expression, à un instant donné, dans une
situation donnée, de tous ces milliers gènes est le but de l’analyse génomique.
Méthode
Brièvement, la méthode consiste à analyser non plus les variations d’expression d’un
seul gène (par la mesure quantitative de son ARNm), mais à partir du même
prélèvement de départ on analyse les variations d’expression de plusieurs centaines
ou milliers de gènes choisis d’avance et dont les amorces sont déposées dans une
plaque.
Un robot dépose donc sur une plaque ou un nylon, les amorces correspondants aux
gènes dont on veut mesurer l’activité et l’extrait d’ARNm des cellules à étudier. Après
appariement par complémentarité de la sonde à son ARNm (si celui-ci est présent)
se fait une réaction d’amplification (identique dans tous les puits) qui utilise des
fluorochromes incorporés dans le produit de synthèse.
La mesure colorimétrique des plaques par une analyse robotisée quantifie l’ampleur
de la réaction, ce qui permet de mesurer l’activité de chaque gène.
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Le résultat est donné sous la forme de bandes colorées trichromes : la nomenclature
est la suivante : un gène dont l’expression est basse est coloré en vert, il sera en noir
pour un niveau d’expression moyen et en rouge pour un niveau d’expression forte
(c’est à dire qu’il y avait beaucoup d’ARNm de ce gène dans la préparation de
départ)
Les résultats sont exprimés en " profil " d’expression de familles de gènes.
On peut ainsi en une seule manipulation apprécier le niveau d’expression, dans un
tissu donné, à un moment donné (avec un tel ou tel traitement ) de tel ou tel groupe
de gènes que l’on souhaite étudier (par exemples toutes les cytokines pro- et antiinflammatoires en même temps).
Quelles sont les applications pratiques de cette analyse
génomique?
1) Outil diagnostique.
Comme le montrent des travaux récents présentés à Stockholm lors du congrès de
l’EULAR 2002, les profils d’expression des tissus synoviaux de patients avec un
rhumatisme inflammatoire débutant sont complètement différents selon qu’il s’agit
d’une PR, d’un rhumatisme psoriasique ou d’une affection dégénérative. La
cartographie des gènes "en activité" est donc complètement différente selon les
situations cliniques observées et permet donc de mieux classer les patients. A ce
stade on peut même imaginer de ne plus avoir besoin de signe clinique pour faire un
diagnostique, un simple bout de synoviale faisant l’affaire
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2) Outil pronostique.
Une fois le diagnostic fait de polyarthrite, la définition d’un pronostic est importante :
cette polyarthrite sera-t-elle destructrice ou non ? Les outils prédictifs actuels sont de
piètre efficacité pour répondre à cette question.
On sait maintenant sur des travaux préliminaires qu’au sein du groupe de patients
présentant une PR authentique, les profils d’expression des différentes familles de
gènes (métalloprotéases, molécules d’adhésion, cytokines pro-inflammatoires) sont
différents selon que la maladie devient destructrice ou non, apportant par là un outil
pronostique capital qui doit permettre de choisir tôt une stratégie thérapeutique
adaptée au mieux.
3) Outil thérapeutique
Au sein d’une population de polyarthrites traitées, par exemple des polyarthrites
rhumatoïdes sous anti-TNF, les fluctuations des profils génomiques sous traitement
indiquent la probabilité de réponse et son type (son intensité) permettant une
prédiction du résultat thérapeutique.
4) Outil de recherche
Enfin, dans des maladies dont les mécanismes physiopathologiques sont
complètement méconnus, cette méthode d’analyse permet de dégager des voies de
recherche. Ainsi au cours de la sclérodermie systémique, l’analyse par puce d’ADN
des profils d’expression des gènes dans les fibroblastes de la peau à divers stades
de l’affection ouvre des voies de recherche innovantes.
Tout ce qui a été dit sur l’intérêt des puces en rhumatologie est valable dans les
autres domaines de la médecine, ainsi l’analyse génomique des cellules tumorales
des lymphomes B à grandes cellules permet de définir par avances les patients avec
les meilleures chances de survie, par l’étude des niveaux d’expression des
oncogènes tels bcl-2, c-rel, bcl-6, Jnk3 etc
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Cependant plusieurs remarques doivent être faites…
Cette méthode d’analyse est d’un coût totalement prohibitif pour le commun des
laboratoires et reste donc encore du domaine de l’expérimentation pure. Il faudra
attendre longtemps avant d’en bénéficier en pratique clinique.
La seconde remarque, et c’est la plus importante, tient aux méthodes d’analyse des
résultats de ces mesures. On le voit très vite, on ne sait pas encore parfaitement
définir la reproductibilité de ce type de mesure, ni le seuil de positivité (modification
significative dans l’expression d’un gène). On ne connaît pas les degrés de variabilité
physiologiques des gènes d’un individu donné, ni le taux de variation inter et intra
examen. De plus le type de méthode d’analyse statistique le plus adaptée à l’analyse
de ces résultats reste à déterminer (comment définir la moyenne et l’écart type etc.).
Mais souvenons-nous des critiques formulées au début de l’apparition des méthodes
de RT-PCR , qui ont toutes été surmontées et ont permis de mieux cerner les limites
de la méthode pour permettre ses applications cliniques pour rester serein. L’analyse
génomique est une technique riche et prometteuse à tout point de vue, même s’il est
nécessaire d’attendre quelques années avant qu’elle ne soit à la disposition des
cliniciens.
Références :
Firestein GS, Pisetsky DS. DNA microarrays: boundless technology or bound
by technology? Guidelines for studies using microarray technology. Arthritis
Rheum 2002 Apr;46(4):859-61
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&list_uids=
11953960&dopt=Abstract
Grant EP, Pickard MD, Briskin MJ, Gutierrez-Ramos JC. Gene expression
profiles: creating new perspectives in arthritis research. Arthritis Rheum 2002
Apr;46(4):874-84
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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abst
ract&list_uids=11953962
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