L’analyse des cellules est un élément important de la compréhension des mécanismes de la maladie. Cependant, dans les organes non régénératifs, comme l’œil, le prélèvement d’échantillons de tissus n’est pas pratique en raison des dommages qui peuvent en résulter. Les chercheurs doivent donc faire preuve de créativité. Les chercheurs ont découvert des protéines spécifiques aux cellules dans le liquide oculaire et ont utilisé l’intelligence artificielle pour déterminer quelles protéines accélèrent le vieillissement dans des maladies spécifiques. Comprendre les origines cellulaires des protéines motrices dans ces maladies pourrait conduire à des traitements de précision et à des essais cliniques plus éclairés.

C'est exactement ce que des chercheurs de la faculté de médecine de l'université de Stanford ont fait, en développant une technologie permettant de détecter des protéines spécifiques aux cellules dans l'humeur aqueuse, le liquide nourrissant situé à l'avant de l'œil, et en utilisant l'intelligence artificielle pour déterminer « l'âge des yeux » d'une personne et l'impact de la maladie sur celui-ci.

Les chercheurs ont collecté l'humeur aqueuse de 46 patients en bonne santé pour déterminer quelles protéines se trouvaient dans le liquide. À l’aide d’une technologie qu’ils ont développée, appelée TEMPO (Tracking Expression from Multiple Protein Sources), ils ont retracé une protéine jusqu’au type de cellule où l’ARN qui produisait la protéine était présent.

Vinit Mahajan, l'auteur correspondant de l'étude, a déclaré : « La première étape dans le développement d'une thérapie efficace est de comprendre les molécules. Au niveau moléculaire, même la même maladie se manifestera différemment chez les patients. Grâce à l'empreinte moléculaire que nous avons développée, nous pouvons sélectionner des médicaments qui seront efficaces pour chaque patient.

Les chercheurs ont trouvé 5 953 protéines dans le liquide et ont introduit ces informations dans un algorithme d'intelligence artificielle pour voir si un sous-ensemble pouvait prédire l'âge d'un patient. Ils ont découvert 26 protéines capables de prédire l'âge d'un patient lorsqu'elles étaient utilisées en groupe. Ils ont également collecté du liquide oculaire auprès de patients atteints de trois maladies oculaires : la rétinopathie diabétique (qui provoque une fuite des vaisseaux sanguins de l'œil, entraînant une perte de vision), la rétinite pigmentaire (qui provoque la mort des cellules photoréceptrices à l'arrière de l'œil) et l'uvéite (inflammation de l'œil).

Les chercheurs ont comparé le liquide oculaire malade avec le liquide oculaire sain et ont découvert que les protéines présentes dans le liquide oculaire malade indiquaient un âge cellulaire plus avancé. L'âge cellulaire des patients atteints de rétinopathie diabétique précoce était de 12 ans plus âgé que la normale, et l'âge cellulaire des patients atteints de rétinopathie avancée était de 31 ans plus âgé que la normale. Chez les patients atteints de rétinite pigmentaire et d'uvéite, les cellules étaient plus âgées de 29 ans.

"C'est l'un des meilleurs liens jusqu'à présent pour montrer que la maladie déclenche un vieillissement accéléré", a déclaré Mahajan.

Le modèle d’IA a également révélé que les cellules responsables de l’apparition de l’âge croissant des globes oculaires étaient différentes dans chacune des maladies étudiées. Dans la rétinopathie diabétique avancée, ce sont des cellules vasculaires, dans la rétinite pigmentaire, ce sont des cellules rétiniennes et dans l'uvéite, ce sont des cellules immunitaires.

Les chercheurs ont découvert que certaines de ces cellules affectées par la maladie n’étaient pas des cibles courantes pour le traitement, ce qui suggère que les traitements actuels doivent être réévalués. Il est important de noter que les chercheurs ont découvert que certaines cellules connaissaient un vieillissement accéléré avant l’apparition des symptômes, ce qui signifie que le traitement pourrait être commencé plus tôt pour éviter des dommages irréversibles. Les chercheurs affirment que les traitements ciblant les cellules sénescentes et les cellules malades, qui provoquent des lésions oculaires séparément mais simultanément, pourraient être plus efficaces.

Ils ajoutent que leurs résultats pourraient éclairer de futurs essais cliniques, car ceux qui les mèneront acquerront une compréhension plus approfondie des processus cellulaires à l’origine de la maladie.

"C'est comme si nous tenions ces cellules vivantes entre nos mains et les regardions avec une loupe", a déclaré Mahajan. « Nous parvenons à une compréhension approfondie de nos patients au niveau moléculaire, ce qui permettra une santé de précision et des essais cliniques plus intelligents. »

Les chercheurs prévoient d'appliquer la technologie TEMPO et l'horloge du vieillissement à d'autres fluides organiques, tels que la bile et le liquide articulaire.

La recherche a été publiée dans la revue Cell.