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Nouvelles perspectives sur les sous-types de la SLA et leurs implications

Des recherches montrent différents sous-types de SLA liés aux résultats de la maladie et aux traitements potentiels.

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La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie grave qui touche le cerveau et la moelle épinière. Elle affaiblit et tue les cellules nerveuses responsables du contrôle des muscles, entraînant une perte de mouvement et, finalement, la mort. Les personnes diagnostiquées avec la SLA vivent généralement de 2 à 5 ans après le début de leurs symptômes. Cependant, la progression de la maladie peut varier d'une personne à l'autre.

La nature de la SLA

La SLA commence dans différentes zones pour différentes personnes. Certains peuvent avoir des symptômes dans les mains, tandis que d'autres peuvent rencontrer des problèmes avec leurs jambes ou leur parole en premier. L'âge du diagnostic et la rapidité avec laquelle la maladie progresse peuvent aussi différer. Malgré ces différences, presque tous les patients atteints de SLA montrent des signes d'une protéine appelée TDP-43 qui s'accumule dans leurs cellules nerveuses.

Le TDP-43 est une protéine qui se trouve normalement dans le noyau de la cellule, mais dans la SLA, elle s'accumule à l'extérieur du noyau, causant des problèmes. Des changements dans la protéine TDP-43 sont observés dans la plupart des cas de "SLA familiale", qui est quand la maladie se transmet dans les familles. Il y a plus de 40 mutations génétiques associées à la SLA, qui peuvent affecter des processus dans la cellule, comme la façon dont elle gère l'ARN et les protéines.

Comprendre les sous-types de la SLA

Les chercheurs ont identifié que la SLA peut être divisée en différents types selon les caractéristiques spécifiques de la maladie chez chaque patient. En étudiant un grand groupe de patients SLA, les scientifiques ont classé ces sous-types en fonction des schémas observés dans leur matériel génétique. Certaines des différences clés concernent les signes d'inflammation cellulaire ou de stress oxydatif, qui est un déséquilibre pouvant mener à des dommages.

Par exemple, un sous-type montre une réponse inflammatoire accrue tandis qu'un autre présente des signes de dommages dus au stress oxydatif. Ces différences aident les chercheurs à comprendre comment la maladie pourrait fonctionner dans le corps et orientent vers de nouveaux traitements potentiels.

Enquête sur les groupes de patients atteints de SLA

Un nombre significatif d'échantillons a été recueilli auprès de patients atteints de SLA. Cela comprend des tissus de leurs cerveaux et de leurs moelles épinières. En augmentant le nombre d'échantillons, les chercheurs peuvent obtenir une image plus claire de la maladie. Cette étude a inclus des échantillons de près de 400 individus, permettant une meilleure compréhension des différents types de SLA.

L'analyse de ces échantillons aide à identifier les jeunes atteints de SLA ainsi que ceux ayant des conditions connexes comme la démence frontotemporale (DFT). En étudiant ces conditions ensemble, les scientifiques peuvent voir comment elles se chevauchent et pourraient s'influencer mutuellement.

Nouveau classificateur pour les sous-types de la SLA

Pour mieux classer les patients atteints de SLA selon leur type de maladie, les chercheurs ont développé un nouvel outil appelé DANCer. Ce modèle d'apprentissage profond examine les schémas d'expression génique dans les échantillons de SLA et peut prédire avec précision à quel sous-type un échantillon appartient. Le modèle atteint des taux de précision élevés et peut analyser de nouveaux échantillons rapidement.

En utilisant ce classificateur, les scientifiques ont reconnu une distribution cohérente des sous-types de SLA dans une plus grande cohorte de patients. Cette cohérence suggère que ces sous-types sont des indicateurs fiables de la façon dont la maladie pourrait progresser et répondre au traitement.

Insights sur la moelle épinière

L'étude ne s'est pas seulement concentrée sur les échantillons de cerveau, mais a également inclus des échantillons de moelle épinière. Le rôle de la moelle épinière est vital car les neurones moteurs ici sont directement affectés par la SLA. L'analyse a révélé que les mêmes sous-types de SLA trouvés dans le cerveau étaient aussi identifiés dans les échantillons de moelle épinière. Cette corrélation suggère que les effets de la maladie sont cohérents dans différentes zones du système nerveux.

Des schémas similaires d'inflammation et de stress ont été observés dans les tissus de la moelle épinière, soutenant davantage la connexion entre ces régions chez les patients atteints de SLA. Notamment, l'absence de certains sous-types dans les tissus de la moelle épinière souligne la complexité de la maladie et la nécessité de recherches supplémentaires.

Corrélation clinique avec les sous-types de SLA

Les chercheurs ont exploré comment les différents sous-types de SLA sont liés à la durée de la maladie. Ils ont trouvé que les patients avec le sous-type SLA-TE avaient souvent un temps plus court entre le diagnostic et la mort. Cette corrélation indique que certains schémas d'expression génique peuvent aider à prédire les résultats de la maladie.

Comprendre ces connexions peut être crucial pour des approches de traitement personnalisées, car certains sous-types peuvent réagir différemment aux thérapies. De plus, reconnaître comment la durée de la maladie est liée à des caractéristiques moléculaires spécifiques peut aider au développement de nouvelles options de traitement.

Analyse unicellulaire

Pour obtenir encore plus d'aperçus sur la SLA, une technique de séquençage RNA unicellulaire a été employée. Cette méthode permet aux scientifiques d'analyser des cellules individuelles de patients atteints de SLA, révélant leurs caractéristiques et changements spécifiques.

Grâce à cette analyse, il est devenu clair que les différences entre les sous-types de SLA sont influencées par la composition des types de cellules. Par exemple, des changements notables dans les neurones moteurs ont été observés à travers les différents sous-types de SLA, indiquant que certains types de SLA peuvent entraîner une perte neuronale significative.

Astrocytes et Microglies

Les astrocytes et les microglies sont des types de cellules dans le cerveau qui soutiennent les cellules nerveuses et aident à gérer l'inflammation. Dans cette étude, les différences dans la façon dont les astrocytes et les microglies réagissent chez les patients SLA ont été examinées.

Pour le sous-type SLA-Glia, les astrocytes ont montré des signes d'activité inflammatoire accrue, tandis que les astrocytes dans le sous-type SLA-Ox ont reflété des changements associés à la maladie d'Alzheimer. En revanche, le sous-type SLA-TE n'a pas montré de réponses inflammatoires similaires, indiquant différents processus biologiques en jeu dans chaque sous-type.

Les microglies ont également révélé des réponses distinctes, le sous-type SLA-Glia montrant un profil inflammatoire fort et les sous-types SLA-Ox et SLA-TE affichant des caractéristiques différentes. Les schémas d'expression génique uniques dans ces cellules de soutien mettent en évidence leurs rôles dans la progression de la SLA.

Conclusion

Cette étude met en lumière les complexités de la SLA en examinant une grande cohorte de patients et leurs tissus. En identifiant divers sous-types moléculaires et en comprenant leurs relations avec les résultats cliniques, les chercheurs ouvrent la voie à des traitements plus efficaces. L'utilisation de classificateurs avancés comme DANCer montre un potentiel dans la détermination précise du sous-type d'un patient, ce qui pourrait aboutir à des thérapies mieux ciblées dans le futur.

L'intégration des données de la moelle épinière et du cortex, ainsi que des analyses unicellulaires, offre une vue d'ensemble de la SLA, révélant des connexions vitales entre différentes zones du système nerveux et la maladie elle-même. Les avancées dans la compréhension du rôle des types de cellules comme les astrocytes et les microglies dans la SLA pourraient mener à de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à modifier la progression de la maladie. Globalement, cette recherche fournit une image plus claire de la SLA et ouvre des portes pour de futures études visant à lutter contre cette condition difficile.

Source originale

Titre: ALS molecular subtypes are a combination of cellular, genetic, and pathological features learned by deep multiomics classifiers

Résumé: Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a complex syndrome with multiple genetic causes and wide variation in disease presentation. Despite this general heterogeneity, several common factors have been identified. For example, nearly all patients show pathological accumulations of phosphorylated TDP-43 protein in affected regions of the motor cortex and spinal cord. Moreover, large patient cohort studies have revealed that most patient samples can be grouped into a small number of ALS subtypes, as defined by their transcriptomic profiles. These ALS molecular subtypes can be grouped by whether postmortem motor cortex samples display signatures of: mitochondrial dysfunction and oxidative stress (ALS-Ox), microglial activation and neuroinflammation (ALS-Glia), or dense TDP-43 pathology and associated transposable element de-silencing (ALS-TE). In this study, we have built a deep layer ALS neural network classifier (DANcer) that has learned to accurately assign patient samples to these ALS subtypes, and which can be run on either bulk or single-cell datasets. Upon applying this classifier to an expanded ALS patient cohort from the NYGC ALS Consortium, we show that ALS Molecular Subtypes are robust across clinical centers, with no new subtypes appearing in a cohort that has quadrupled in size. Signatures from two of these molecular subtypes strongly correlate with disease duration: ALS-TE signatures in cortex and ALS-Glia signatures in spinal cord, revealing molecular correlates of clinical features. Finally, we use single nucleus RNA sequencing to reveal the cell type-specific contributions to ALS subtype, as determined by our single-cell classifier (scDANCer). Single-cell transcriptomes reveal that ALS molecular subtypes are recapitulated in neurons and glia, with both ALS-wide shared alterations in each cell type as well as ALS subtype-specific alterations. In summary, ALS molecular subtypes: (1) are robust across large cohorts of sporadic and familial ALS patient samples, (2) represent a combination of cellular, genetic, and pathological features, and (3) correlate with clinical features of ALS. O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=148 SRC="FIGDIR/small/603731v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (42K): [email protected]@af9beborg.highwire.dtl.DTLVardef@12594f1org.highwire.dtl.DTLVardef@557dae_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG O_FLOATNOFigure 0:C_FLOATNO Graphical Abstract - ALS molecular subtypes are a combination of cellular, genetic, and pathological features learned by deep multiomics classifiers. C_FIG

Auteurs: Molly Gale Hammell, K. ONeill, R. Shaw, I. Bolger, NYGC ALS Consortium, O. H. Tam, H. Phatnani

Dernière mise à jour: 2024-07-20 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.19.603731

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.19.603731.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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