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Les technologies « omiques », des approches innovatrices pour l’étude de la douleur

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Depuis les quelques 30 dernières années, le séquençage complet de l’ADN du génome humain a entraîné le développement d’une nouvelle branche de sciences, la -omique, qui décrit et mesure toutes les molécules biologiques d’un organisme. Elle permet aussi de déterminer leur fonction et leur interaction dans l’organisme. L’évolution rapide des méthodes -omiques continue d’améliorer notre compréhension de la physiopathologie moléculaire de la douleur à l’aide de cohortes humaines, qui présentent un avantage évident par rapport aux modèles animaux. Les technologies omiques utilisent des approches moléculaires et cellulaires à l’échelle du génome, autrement dit, en parcourant différents ensembles moléculaires et cellulaires pour trouver un marqueur dans des cohortes, qui ont été caractérisées pour différents états douloureux et différents phénotypes intermédiaires liés à la douleur.

But

Les technologies omiques peuvent être réalisées sur des personnes avec une douleur, ce qui représente un avantage important par rapport aux approches qui utilisent des modèles animaux. Les modèles animaux restent essentiels à la réussite globale, car ils permettent d’utiliser un éventail beaucoup plus large d’approches mécanistiques, pour confirmer les études omiques sur les humains. Dans cette revue, Luda Diatchenko et Jeffrey Mogil présentent des exemples de technologiques omiques utilisées dans leurs laboratoires ainsi que des études menées sur des modèles animaux suite à leurs découvertes.

Méthodologie

Les technologies omiques constituent un outil nouveau et essentiel pour la recherche sur la douleur, apportant de nouvelles informations nécessaires à la compréhension de la pathophysiologie de la douleur chronique. La liste d’approches pour étudier la douleur s’allonge, et beaucoup de chercheur.e.s analysent des échantillons humains au niveau du méthylome, du métabolomique, du lipidomique et du protéomique, menant à de nouvelles découvertes fascinantes. Ces études omiques peuvent être combinées à d’autres technologies dans un contexte plus large de la recherche sur la douleur.
Les études d’association pangénomique (GWAS) identifient des variants génétiques se trouvant à une fréquence relativement élevée (> 1%) dans la population et les associent statistiquement à la présence ou à la gravité d’une certaine maladie, comme dans ce cas la douleur.
La transcriptomique pour les phénotypes de la douleur permet de déterminer l’expression des gènes en mesurant tous les ARNm exprimés dans un tissu (au niveau transcriptomique).
Le profilage du système immunitaire analyse le liquide séreux du sang pour trouver des biomarqueurs du système immunitaire qui contribuent à la chronicisation de la douleur.

Résultats

Chaque technologie omique a ses avantages et désavantages, et une grande variété d’approches omiques devrait être mise en application à long terme. Il est aussi important d’intégrer différentes techniques omiques. Dans cet article, GWAS a permis de cartographier les variants génétiques associés à la douleur au bas du dos chronique, mais non à la douleur lombaire aiguë, qui étaient significativement renforcés dans les voies liées au système nerveux comme la neurogenèse et la plasticité synaptique. De plus, les résultats obtenus par GWAS des douleurs chroniques concomitantes ont permis de proposer un nouveau mécanisme de chronicisation de la douleur. Il a été suggéré que l’axonogenèse cérébrale contribue à la douleur par le biais des circuits corticolimbiques. Les analyses transcriptomiques a permis de suggérer qu’il existe une fonction adaptative du système immunitaire qui protège contre la transition vers la douleur chronique. L’inefficacité de ce processus peut donc entraîner une douleur chronique. Suite au profilage du système immunitaire, on propose un nouveau modèle heuristique de la pathogenèse de l’interaction neuroimmune de la pathogenèse de la fibromyalgie. Il est suggéré que l’activation chronique et la redistribution des cellules tueuses naturelles (NK) qui circulent vers les nerfs périphériques contribuent à l’immunopathologie associée à la fibromyalgie.

À retenir

Les résultats des études omiques ont permis de constater que la douleur chronique est un processus qui survient en plusieurs étapes pendant beaucoup de temps. Bien qu’une analyse omique permet d’identifier une association avec un type de cellule immunitaire précise (ou certain un gène ou un processus biologique), le mécanisme global de développement ou de guérison de la douleur comprend très probablement plusieurs types de cellules immunitaires. Ces éléments peuvent contribuer au processus de manière séquentielle, ou être complémentaires les uns aux autres.

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