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Un nouveau test utilisant des nanomatériaux avancés pourrait accélérer le diagnostic d’une série de maladies humaines majeures. Au cours des dernières étapes de la synthèse des protéines au cœur les cellules, de courtes chaînes de sucres, appelées glycanes, sont liées, un processus connu sous le nom de glycosylation. Ce processus génère des glycoprotéines et un grand nombre de variantes appelées glycoformes.
Il existe maintenant un ensemble substantiel de preuves permettant de déduire que le processus de glycosylation est subtilement altéré au cours du développement de plusieurs maladies humaines majeures, notamment le cancer et les maladies cardiaques et cérébrales. Des glycoformes distinctes sont produites dans les cellules des patients malades, offrant une opportunité pour la détection précoce et précise de ces maladies.
«Si nous pouvons détecter sélectivement les glycoformes associées à la maladie, nous sommes alors capables de diagnostiquer la maladie avec une grande précision et à un stade précoce», explique Paula Mendes, professeure de matériaux avancés et de nanotechnologie à l’Université de Birmingham.
Création de moules pour glycoformes
Alors que certaines glycoformes d’une protéine sont associées à la maladie, d’autres ne le sont pas. Malheureusement, les outils qui permettraient de distinguer ces types de sucres manquent.
Les tests actuels utilisent des anticorps pour détecter la présence de ces sucres altérés, mais les tests d’anticorps sont instables, nécessitent des procédures de manipulation spéciales et sont, par conséquent, longs et coûteux. Le nombre d’anticorps qui peuvent se lier aux sucres est également très limité.
Ce constat a été le moteur du projet GLYCOSURF, financé par l’UE, et soutenu par le Conseil européen de la recherche, qui a développé un tout nouveau test moléculaire basé sur des matériaux avancés capables de reconnaître des glycoformes.
L’approche de GLYCOSURF s’appuie sur les progrès réalisés dans le domaine des nanomatériaux, de la chimie et d’une technique connue sous le nom d’empreinte moléculaire. Elle a permis de créer un moule de glycoformes spécifiques à la surface du nanomatériau, ce qui signifie que seules ces molécules de sucre peuvent y pénétrer. Ils sont facilement captés, révélant précisément la maladie sous-jacente et évitant ainsi toute confusion. Au cours du projet, l’équipe a développé, amélioré et démontré avec succès la capacité du test à détecter ces sucres spécifiques.
«Ces capacités sans précédent nous permettent de développer des tests de diagnostic beaucoup plus précis pour le diagnostic précoce et précis de nombreuses maladies, y compris le cancer», explique Paula Mendes.
Les matériaux développés dans le cadre du projet sont robustes, stables et peuvent être facilement mis à l’échelle pour une production industrielle, explique Paula Mendes. Cela signifie qu’ils pourraient être utilisés dans un large éventail d’applications biologiques et médicales, et aider à diagnostiquer des maladies même dans des contextes où l’offre de soins de santé est limitée.
«Le développement de plateformes moléculaires aussi précises pour la détection des glycoprotéines était un défi et nécessitait de la persévérance et de l’ingéniosité», déclare Paula Mendes. «Cependant, l’équipe de recherche a relevé le défi avec confiance et nos principaux résultats ont été atteints», ajoute-t-elle.
Réinventer le test du cancer de la prostate
L’équipe traduit actuellement la technologie en un test de détection précoce du cancer agressif de la prostate, offrant une méthode beaucoup plus précise et fiable que celle actuellement disponible.
Les tests les plus largement utilisés détectent une glycoprotéine – l’antigène spécifique de la prostate (PSA) – associée au cancer de la prostate, mais des niveaux élevés de cette glycoprotéine peuvent être présents pour des raisons indépendantes. En conséquence, de nombreux faux positifs entraînent un stress excessif pour les patients et une charge inutile pour les systèmes de santé.
Le nouveau test de GLYCOSURF ne détecte que les quelques glycoformes spécifiques de la glycoprotéine PSA qui sont élevées lorsqu’un patient souffre d’un cancer de la prostate, ce qui signifie que le résultat est presque certain. Il peut également révéler le degré d’agressivité d’un cancer, en fonction de la composition des différentes glycoformes. Le traitement peut donc être adapté à des patients spécifiques, en fonction de la gravité de leur maladie.
Cette nouvelle entreprise est menée avec le soutien de Prostate Cancer UK, dans l’espoir de procéder prochainement aux essais cliniques. L’équipe espère également développer des tests spécifiques pour une variété de cancers, ainsi que d’autres maladies graves non transmissibles.
La nouvelle technologie de diagnostic est présentée dans le cadre de l’exposition «Vivre avec le cancer», qui s’est tenue l’année dernière au Manchester Science and Industry Museum. L’exposition déménage au London Science Museum, et y séjournera du mois de mai 2022 au mois de janvier 2023.