Chez 424 malades restés sans réponse après le séquençage complet de leur génome, une équipe de chercheurs a mesuré près de 1 500 protéines circulant dans leur sang. Résultat : treize diagnostics confirmés et vingt-trois pistes génétiques supplémentaires, là où l’ADN seul n’avait rien tranché.

Le constat de départ tient en une phrase. L’introduction du séquençage du génome pour le diagnostic des maladies rares n’a pas permis d’identifier une cause génétique pour la majorité des patients.

C’est le point de départ des travaux menés par le Queen Mary University of London, le Berlin Institute of Health de la Charité et Genomics England. L’étude a analysé des échantillons sanguins de personnes atteintes de maladies rares restées sans diagnostic génétique après une analyse via le 100,000 Genomes Project de Genomics England. Ces patients avaient déjà bénéficié du meilleur outil disponible, le séquençage complet du génome, sans qu’aucun variant ne puisse être formellement incriminé. Leur dossier ADN existait, mais il restait muet sur ce qui causait réellement leur maladie.

C’est là qu’intervient la seconde couche d’information : la biologie en action, pas seulement le code qui la programme.

Ce que l’ADN ne peut pas dire à lui seul

Un variant génétique n’est pas une preuve en soi. Il peut être une simple variation sans effet, un authentique responsable de la maladie, ou une inconnue totale, ce qu’on appelle un variant de signification incertaine. Ces variants de signification incertaine sont particulièrement difficiles à classer car les données de séquence seules peuvent ne pas révéler leurs effets biologiques. le texte génétique décrit une instruction, mais ne garantit pas qu’elle a été exécutée dans les cellules du patient.

Les protéines, elles, sont le résultat concret de cette exécution. Comme le résume Claudia Langenberg, directrice de l’institut de recherche en santé de précision de Queen Mary University of London et auteure correspondante de l’étude, « le génome nous donne le plan, mais les protéines peuvent nous dire quelque chose sur la façon dont ce plan est traduit en biologie chez un patient donné ». Un gène abîmé produit souvent, mais pas toujours, une protéine en quantité anormale. Repérer cette anomalie dans le sang, c’est obtenir une preuve fonctionnelle que le variant suspecté a réellement un effet, plutôt que de rester dans le doute théorique.

Treize diagnostics tranchés, vingt-trois pistes ouvertes

Concrètement, les chercheurs ont utilisé un test de profilage protéique, l’Olink Explore 1536, capable de doser un panel de 1 463 protéines dans le sérum de chaque patient. Pour treize d’entre eux, la détection de protéines anormalement basses (avec un score z inférieur à moins 2) a permis d’aboutir à des diagnostics génétiques confirmés, en résolvant des variants de signification incertaine ou en orientant vers des gènes précis pour une réanalyse ciblée du génome. Le sang a donc servi d’arbitre là où le seul texte génétique laissait planer le doute.

Pour vingt-trois autres patients, l’approche n’a pas tranché mais a ouvert une piste sérieuse. Les chercheurs ont identifié des liens candidats entre gènes et maladies ainsi que des variants, grâce à un faisceau de preuves convergentes associant protéines anormalement basses et variants classés par l’outil de priorisation Exomiser. Un exemple illustre bien le mécanisme : un variant hétérozygote rare dans le gène TIE1 n’était présent que chez un patient dont le taux sérique de la protéine correspondante était anormalement bas, et chez son père, tous deux atteints du même trouble cardiaque monogénique, alors qu’aucun autre individu du 100,000 Genomes Project ne présentait ce variant. Deux indices convergents, une famille, un diagnostic qui devient crédible.

Sur le plan technique, ce sont surtout deux types de variants qui ont bénéficié de cette approche. Les variants faux-sens (52,5 %) et les variants de la région d’épissage (27,5 %) représentaient la majorité des variants diagnostiques ou candidats identifiés. Ce sont précisément les catégories les plus difficiles à interpréter à partir de la seule séquence ADN, car leur impact fonctionnel n’est pas toujours évident sur le papier.

Un complément, pas un test universel

Il serait tentant d’imaginer ce dosage protéique comme une nouvelle prise de sang disponible pour tout patient en errance diagnostique. Ce n’est pas le cas, et les auteurs le disent sans détour. La technologie actuelle ne mesure qu’une fraction des protéines codées par le génome humain, et toutes les protéines pertinentes pour une maladie ne peuvent pas être détectées de façon fiable dans le sang ; de plus, tous les variants pathogènes ne modifient pas la quantité de protéine circulante. Concrètement, treize diagnostics sur 424 patients, c’est une avancée réelle, mais loin d’une solution universelle.

Athanasios Kousathanas, data scientist principal chez Genomics England et co-auteur correspondant, resitue l’enjeu : « l’un des plus grands défis de la génomique des maladies rares est de comprendre quels variants génétiques peuvent contribuer à l’état d’une personne ». Les données protéiques ne remplacent pas le séquençage, elles l’éclairent. Avant une généralisation clinique, plusieurs verrous techniques doivent encore être levés. Des progrès dans le nombre de protéines mesurables, la sensibilité des dosages et l’établissement de plages de référence robustes seront nécessaires avant que ce type d’approche puisse être intégré plus largement dans le diagnostic clinique.

Reste un fait qui mérite d’être gardé en tête : cette étude a mobilisé la base de données du 100,000 Genomes Project britannique, un dispositif de recherche à très grande échelle, pas un outil de routine hospitalière. Pour l’instant, aucun laboratoire ne propose ce dosage combiné en pratique courante, et les patients en quête de diagnostic continueront, pour l’essentiel, de dépendre du séquençage classique et de ses relectures successives.

Sources : ncbi.nlm.nih.gov | labmedica.com | science.org