Santé et médecine personnalisée

Qu’entendons-nous par médecine personnalisée et de précision?

 

La médecine de précision est une approche émergente du traitement et de la prévention des maladies qui tient compte de la variabilité entre les individus, tant sur le plan génétique que dans leur environnement et leur mode de vie. Cette approche permettra médecins et aux chercheurs de prévoir avec plus de précision les stratégies de traitement et de prévention d’une maladie donnée qui fonctionneront pour des groupes particuliers de personnes. 

Les termes “médecine de précision” et “médecine personnalisée” sont couramment utilisés de manière interchangeable, mais ils ne signifient pas exactement la même chose. Le terme “médecine personnalisée” est un terme plus ancien qui a été remplacé par “médecine de précision” pour éviter qu’il ne soit interprété à tort comme signifiant que les traitements et les préventions sont développés de manière unique pour chaque individu. Dans le cadre de la médecine de précision, l’accent est mis sur l’identification des approches qui seront efficaces chez tel ou tel patient en fonction de facteurs génétiques, environnementaux et de mode de vie (1).

Cette nouvelle perspective représente un changement fondamental par rapport au paradigme de la “taille unique” pour le traitement clinique, évoluant vers de nouvelles approches, telles que les thérapies adaptées au patient, dans le but d’obtenir de meilleurs résultats (2). Ainsi, dans les années à venir, la médecine passera progressivement d’une approche réactive et fondée sur la maladie à une approche centrée sur la santé. Ce type de médecine est communément appelé médecine P5, car il s’agit d’une médecine personnalisée, prédictive, préventive, participative et basée sur la population. Cette nouvelle façon de concevoir la médecine est personnalisée, car elle se base sur les informations génétiques, environnementales et de mode de vie de chaque personne; prédictive, car ces informations personnalisées permettent de déterminer le risque individuel de souffrir de certaines maladies; préventive, car, sur la base de la prédiction de ce risque, des mesures prophylactiques (à la fois de mode de vie et thérapeutiques) peuvent être établies pour le réduire; participative, car de nombreuses interventions prophylactiques nécessitent la participation du patient et un changement dans la relation médecin-patient; et populationnelle, car elle offre la possibilité de rendre le système plus efficace et donc, avec les mêmes ressources, de parvenir à servir un plus grand volume de la population (3).

De manière générale, la médecine de précision peut être divisée en trois branches principales: la prévention, le diagnostic et le traitement.

  • En termes de prévention, les progrès réalisés dans le dépistage des patients, sur la base des antécédents familiaux et de l’identification des variantes génétiques associées à une probabilité plus élevée d’apparition de la maladie, ont permis d’améliorer considérablement la prévention pour certaines populations à risque (4).

  • En termes de diagnostic, la médecine de précision implique de nouvelles classifications diagnostiques plus complexes basées sur des facteurs génétiques, biomarqueurs, phénotypiques ou psychosociaux qui différencient des sous-groupes de patients au sein d’une maladie donnée. Un biomarqueur, ou marqueur biologique, est défini comme une caractéristique qui peut être mesurée et évaluée objectivement comme indicateur d’un processus biologique normal, d’un processus pathologique ou d’une réponse pharmacologique à une intervention thérapeutique (5).

D’autre part, la médecine de précision comprend le développement de nouveaux traitements personnalisés applicables uniquement à des groupes spécifiques de patients parmi ceux qui souffrent de la même maladie, ce que l’on appelle la pharmacogénétique.

La pharmacogénétique est une partie de la médecine de précision qui étudie comment la constitution génétique d’une personne influence sa réaction aux médicaments. La Food and Drug Administration (FDA) inclut actuellement des informations pharmacogénétiques sur les étiquettes d’environ 200 médicaments, consistant en des informations génétiques mesurables ou identifiables qui peuvent être utilisées pour individualiser l’utilisation des médicaments (6,7).

 

Figure 1: Principales applications de la médecine personnalisée : prévention, diagnostic et traitement (8).

L’ère des “omiques” et leur importance dans la médecine de précision.

 

La généralisation des analyses “multi-omiques”, associée à l’accès à des informations cliniques, comportementales et environnementales à grande échelle, permettra de numériser l’état de santé ou la maladie de chaque individu, et de créer un système global de gestion de la santé capable de générer des connaissances en temps réel et de nouvelles possibilités de prévention et de thérapie au niveau individuel. (9)

Les sciences omiques peuvent être définies comme la partie de la biologie qui analyse la structure et les fonctions de l’ensemble d’une fonction biologique donnée, à différents niveaux, notamment : 

  • Génomique: identification des variantes génétiques associées à la maladie, à la réponse au traitement ou au pronostic futur des patients.
  • Épigénomique: caractérisation des modifications réversibles de l’ADN ou des protéines associées à l’ADN.
  • Transcriptomique: étude de l’ARN résultant de l’expression d’une cellule.
  • Protéomique: étude à grande échelle des protéines.
  • Métabolomique: étude de plusieurs types de petites molécules, comme les acides aminés, les acides gras, les glucides ou d’autres produits des fonctions métaboliques cellulaires.
  • Métagénomique: étude d’un mélange de matériel génétique extrait d’une communauté d’organismes.

La génomique est la plus développée des sciences omiques, même si les autres domaines sont très prometteurs. Dans le domaine de la recherche médicale, la génomique se concentre sur l’identification des variantes génétiques associées à la maladie, à la réponse au traitement ou au pronostic futur du patient.

Les études d’association pangénomique (GWAS), une approche fructueuse qui a été utilisée pour identifier des milliers de variantes génétiques associées à des maladies complexes dans de multiples populations humaines, sont largement utilisées dans ce domaine. Dans ces études, des millions de marqueurs génétiques sont analysés chez des milliers d’individus, et les différences entre les cas et les témoins sont considérées comme des preuves d’association. Les études d’association pangénomique apportent une contribution inestimable à notre compréhension des phénotypes complexes (10,11).

À l’avenir, il sera essentiel de combiner les connaissances issues des différentes sciences omiques, ce qui permettra d’avoir une vision complète et détaillée des individus d’un point de vue moléculaire, et donc de pratiquer une médecine de précision. Les sciences omiques joueront un rôle clé dans le diagnostic précoce, dans le choix du meilleur traitement ainsi que dans le développement de nouvelles technologies d’intervention préventive.

 

Exemples d’applications de la médecine de précision

 

  • La maladie d’Alzheimer

La maladie d’Alzheimer (MA) est la cause la plus courante de démence neurodégénérative.

Les modèles de risque attribuable à la population estiment que jusqu’à un tiers des cas de MA peuvent être évités en modifiant les facteurs de risque. Le domaine de la prévention de la MA s’est largement concentré sur la prise en compte de ces facteurs par le biais de stratégies universelles de réduction des risques pour la population générale. Cependant, le fait d’orienter ces stratégies vers la médecine de précision clinique, y compris l’utilisation de facteurs de risque génétiques, permet d’obtenir un impact potentiellement plus important sur la réduction du risque de MA (12).

D’autre part, on sait que la neuroinflammation commence des décennies avant l’apparition clinique de la maladie d’Alzheimer et représente l’une des premières altérations de l’ensemble du processus pathologique de la maladie. Des études d’association pangénomique (GWAS) à grande échelle mettent en évidence plusieurs variantes génétiques – dont TREML2, CD33, CR1, MS4A, CLU et EPHA1 – potentiellement liées à la neuroinflammation. La plupart de ces gènes sont impliqués dans la signalisation intracellulaire pro-inflammatoire, le renouvellement des cytokines/interleukines/cellules, l’activité synaptique, le métabolisme des lipides et le trafic des vésicules (13).

  • PD-L1 dans le cancer

Le cancer est un terme qui décrit les maladies dans lesquelles des cellules anormales se multiplient de manière incontrôlée et envahissent les tissus voisins. Il ne s’agit pas d’une maladie unique, mais d’un groupe de plus de 200 maladies qui partagent un certain nombre de caractéristiques entraînant une croissance cellulaire incontrôlée. Elle est donc très hétérogène, ce qui rend indispensable le choix d’un régime de traitement spécifique pour chaque patient. Lors du choix de ce traitement, on évalue le risque global pour le patient en l’absence de traitement, le bénéfice du traitement pour le patient et les effets indésirables potentiels du traitement sur le patient (14).

Un exemple spécifique de biomarqueur utilisé à cette fin est la protéine PD-L1, dont la fonction biologique est d’empêcher les cellules du système immunitaire d’attaquer les cellules saines. Lorsqu’une cellule exprime PD-L1, elle signale au système immunitaire qu’il s’agit d’une cellule saine et qu’elle ne doit pas être attaquée. Mais parfois, les cellules tumorales peuvent également exprimer PD-L1, ce qui empêche le système immunitaire de reconnaître les cellules tumorales et de combattre la tumeur elle-même.

Il existe de nombreuses options thérapeutiques basées sur les “anti-PD-L1”, qui neutralisent cette expression de PD-L1 et rendent la tumeur vulnérable à ses propres cellules immunitaires. L’expression de PD-L1 par la tumeur permet donc d’établir la réponse au traitement (15).

  • Warfarina (pharmacogénétique)

La warfarine est un anticoagulant oral utilisé dans le monde entier pour traiter et prévenir les troubles thrombotiques. Bien que très efficace, il possède un index thérapeutique très étroit qui rend difficile un dosage correct.

Les variantes génétiques des enzymes du cytochrome P450-2C9 et du complexe vitamine K-époxyde réductase, codées respectivement par les gènes CYP2C9 et VKORC1, ainsi que des facteurs non génétiques, influent sur la variabilité du dosage de la warfarine. Les patients présentant des variantes spécifiques dans l’un de ces deux gènes peuvent nécessiter une dose de warfarine plus faible que les patients ne présentant pas ces variantes.

En outre, la combinaison de variantes génétiques dans les deux gènes (CYP2C9 et VKORC1), ainsi que des facteurs cliniques, peuvent exposer certains patients à un risque d’événements indésirables tels que des saignements. Il est donc essentiel de connaître le génotype des patients pour ces variantes afin d’éviter ce problème et d’autres effets indésirables potentiels (16, 17).

 

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Bibliographie

 

  1. What is precision medicine?: MedlinePlus Genetics [Internet]. [cited 2022 Mar 18]. Available from: https://medlineplus.gov/genetics/understanding/precisionmedicine/definition/
  2. Suwinski P, Ong CK, Ling MHT, Poh YM, Khan AM, Ong HS. Advancing Personalized Medicine Through the Application of Whole Exome Sequencing and Big Data Analytics. Frontiers in Genetics [Internet]. 2019 [cited 2022 Mar 16];10(FEB):49. Available from: /pmc/articles/PMC6379253/
  3. SoBradillo EcEnarro P. Medicina P5: ¿debemos cambiar nuestra forma de actuar? Medicina respiratoria. 2018;37(1):37–43.
  4. Beauchamp MR, Rhodes RE. A Group-Mediated Approach to Precision Medicine—Social Identification, Prevention, and Treatment. JAMA Psychiatry [Internet]. 2020 Jun 1 [cited 2022 Mar 22];77(6):555–6. Available from: https://jamanetwork.com/journals/jamapsychiatry/fullarticle/2761880
  5. Amur S. BIOMARKER QUALIFICATION PROGRAM EDUCATIONAL MODULE SERIES-MODULE 1 BIOMARKER TERMINOLOGY: SPEAKING THE SAME LANGUAGE. [cited 2022 Mar 21]; Available from: www.fda.gov
  6. Wang L, McLeod HL, Weinshilboum RM. Genomics and Drug Response. New England Journal of Medicine [Internet]. 2011 Mar 24 [cited 2022 Mar 22];364(12):1144–53. Available from: https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmra1010600
  7. Pharmacogenomics [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.nigms.nih.gov/education/fact-sheets/Pages/pharmacogenomics.aspx
  8. ¿Qué es la Medicina Personalizada? [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.eulac-permed.eu/index.php/es/que-es-la-medicina-personalizada/
  9. de Maria Marchiano R, di Sante G, Piro G, Carbone C, Tortora G, Boldrini L, et al. Translational research in the era of precision medicine: Where we are and where we will go. Journal of Personalized Medicine. 2021 Mar 1;11(3).
  10. Hasin Y, Seldin M, Lusis A. Multi-omics approaches to disease. Genome Biology 2017 18:1 [Internet]. 2017 May 5 [cited 2022 Mar 22];18(1):1–15. Available from: https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-017-1215-1
  11. Rizk SH. Risk-Benefit Evaluation in Clinical Research Practice. https://services.igi-global.com/resolvedoi/resolve.aspx?doi=104018/978-1-5225-6310-5.ch008 [Internet]. 1AD Jan 1 [cited 2022 Mar 22];148–70. Available from: https://www.igi-global.com/chapter/risk-benefit-evaluation-in-clinical-research-practice/216665
  12. Berkowitz CL, Mosconi L, Rahman A, Scheyer O, Hristov H, Isaacson RS. Clinical Application of APOE in Alzheimer’s Prevention: A Precision Medicine Approach. The Journal of Prevention of Alzheimer’s Disease 2018 5:4 [Internet]. 2018 Sep 14 [cited 2022 Mar 22];5(4):245–52. Available from: https://link.springer.com/article/10.14283/jpad.2018.35
  13. Hampel H, Caraci F, Cuello AC, Caruso G, Nisticò R, Corbo M, et al. A Path Toward Precision Medicine for Neuroinflammatory Mechanisms in Alzheimer’s Disease. Frontiers in Immunology. 2020 Mar 31;11:456.
  14. ¿Qué es el cáncer? – Instituto Nacional del Cáncer [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.cancer.gov/espanol/cancer/naturaleza/que-es
  15. Jin J, Wu X, Yin J, Li M, Shen J, Li J, et al. Identification of genetic mutations in cancer: Challenge and opportunity in the new era of targeted therapy. Frontiers in Oncology. 2019;9(MAR).
  16. warfarin [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.pharmgkb.org/chemical/PA451906
  17. Warfarin response – Conditions – GTR – NCBI [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/conditions/C0750384/

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