Les analyses de sang qui évaluent des biomarqueurs sanguins, permettent de détecter la présence de maladies ou de conditions, comme une inflammation, par exemple. Les biopsies liquides qui vont rechercher des ADN circulants permettent aujourd’hui de reconnaître les cancers difficiles à diagnostiquer avec les biopsies tissulaires. Mais, au-delà de cette analyse des biofluides, de nombreuses équipes travaillent, dans le monde, au développement d’outils diagnostiques permettant de mieux personnaliser encore les approches thérapeutiques. Toujours plus loin dans cette direction, des scientifiques de l'Académie polonaise des sciences (PAS) ouvrent une nouvelle ère, celle des peptides uniques « déchiffrables » par de nouveaux capteurs, permettant la détection encore plus rapide et plus simple de nombreuses maladies.
La technologie est appliquée ici à l’inflammation, un mécanisme de défense naturel de l'organisme contre les agents pathogènes ou contre des substances nocives qui peut entraîner des symptômes dont des douleurs, des gonflements, des rougeurs ou des ecchymoses. Ce mécanisme implique la production intense par l'organisme de molécules spécifiques, les cytokines, qui luttent contre l'infection. Cependant, certaines réactions inflammatoires ne sont pas perceptibles, et peuvent durer bien plus longtemps et devenir chroniques. Et lorsque les cellules inflammatoires perdurent si longtemps, cela peut indiquer différents problèmes de santé, comme une maladie auto-immune ou encore un cancer….
Une nouvelle précision diagnostique appliquée ici à la surveillance de l'inflammation
La détection du processus d'inflammation peut être réalisée à partir du sang, le taux d’infection pouvant être évalué via les niveaux de protéine C-réactive (CRP), un biomarqueur bien documenté des conditions inflammatoires. Son apparition dans le plasma est basée sur la réponse de l’organisme soit l’augmentation du niveau de cytokines lorsque le foie produit de la CRP. Les niveaux de CRP permettent également de distinguer la cause de l'inflammation ; par exemple, l'augmentation du niveau de CRP peut être liée à des infections virales, alors qu'un niveau très élevé est plus typique d’une infection bactérienne. Mais les techniques existantes permettent moins de suivre l'évolution de l'inflammation.
La recherche se concentre sur les interactions protéine-peptide, en particulier sur les interactions entre la protéine CRP et les peptides de liaison associés à la CRP. Ces peptides sont plus stables que la protéine elle-même dans des conditions changeantes, de dégradation par exemple, et sont tout à fait détectables par les capteurs biomédicaux comme certains anticorps anti-CRP. Ici, les scientifiques identifient des bactéries phages se liant à la CRP. L'identification de ces phages permet de déterminer la séquence de peptides exposés à la surface des phages présentant une forte affinité avec la CRP. Les peptides ainsi identifiés sont ensuite synthétisés, entièrement caractérisés et leurs interactions avec la CRP sont décryptées. Ce processus permet notamment d'identifier :
3 molécules de liaison à la CRP dérivées de phages et prometteuses pour le diagnostic.
Le peptide ayant la plus forte affinité pour la CRP a été immobilisé sur des électrodes pour « faire » capteur électrochimique de CRP. Des techniques biologiques et physicochimiques ont été utilisées pour comprendre les mécanismes des interactions protéine-peptide et protéine-peptide.
Un seul peptide suffit ! Ainsi, ces travaux démontrent qu'un seul peptide identifié à partir d'une bibliothèque de phages peut permettre la reconnaissance de la CRP et constituer la base d’une plateforme de détection de la protéine. Cette nouvelle approche du développement de capteurs biomédicaux basés sur les peptides démontre ici une affinité pour la CRP jusqu’à 2 fois supérieure à celle des anticorps utilisés dans les tests ELISA (Enzyme-Linked Immuno Assay).
Un diagnostic « plus vert » : l'efficacité de la détection est déjà très élevée avec le seul peptide sélectionné. Ce qui rend également la technique diagnostique plus respectueuse de l'environnement qu'avec les techniques classiques : en effet, l’utilisation de l’amarrage moléculaire pour identifier les meilleurs liants élimine le besoin de produits chimiques,
ce qui est essentiel au développement d’une chimie plus verte.
En pratique diagnostique, la méthode proposée permet de surveiller l'évolution de l'inflammation, ce qui permet de vérifier le niveau de CRP de manière sélective et sensible à l'aide de molécules beaucoup plus petites et plus stables que celles jusque-là utilisées. Une technologie qui va donc déjà changer la donne dans le diagnostic, la surveillance et le traitement de l’inflammation.
Les applications de la technologie sont multiples et les recherches se poursuivent sur de nouveaux récepteurs en affinité avec les marqueurs de différentes maladies.
Biblio:
- Analytical Chemistry Sept, 2023 DOI: 10.1021/acs.analchem.3c03127 Investigation of Peptides for Molecular Recognition of C-Reactive Protein–Theoretical and Experimental Studies
- Journal of Microbiological Methods 2003 DOI: 10.1016/S0167-7012(03)00029-0 Phage Display for Detection of Biological Threat Agents.
- Advanced NanoBiomed Research 2021 DOI: 10.1002/anbr.202000109 Advances and Perspectives of Peptide and Polypeptide-Based Materials for Biomedical Imaging
- Advanced Materials 2018 DOI: 10.1002/adma.201703444 Self-Assembled Peptide-Based Nanomaterials for Biomedical Imaging and Therapy
