Surveillance globale des microARN circulants pour l’évaluation diagnostique et pronostique de l’infarctus aigu du myocarde basée sur le séquençage des petits ARN plasmatiques

Contexte académique

L’infarctus aigu du myocarde (IAM) est l’une des maladies cardiovasculaires les plus graves, entraînant une mortalité et une morbidité élevées à l’échelle mondiale. La pathologie de l’IAM est principalement due à la rupture d’une plaque athéroscléreuse vulnérable ou à l’érosion de l’endothélium coronarien, provoquant une ischémie et une nécrose myocardiques. L’IAM est traditionnellement divisé en deux catégories principales : l’infarctus du myocarde avec élévation du segment ST (STEMI) et l’infarctus du myocarde sans élévation du segment ST (NSTEMI). Un diagnostic précoce et précis de l’IAM est crucial pour initier rapidement une thérapie de reperfusion et réduire les événements indésirables tels que la mort cardiaque et l’insuffisance cardiaque.

Les biomarqueurs traditionnels de l’IAM, tels que la créatine kinase-MB (CK-MB), la myoglobine sérique (Myo) et les troponines cardiaques (cTnI, cTnT), sont largement utilisés. Cependant, ces marqueurs présentent des limites, notamment un manque de spécificité ou un délai prolongé entre l’apparition des symptômes et l’atteinte d’un niveau détectable dans le sang. Par conséquent, la recherche de nouveaux biomarqueurs offrant une meilleure efficacité temporelle, une sensibilité et une spécificité diagnostiques accrues reste un domaine d’intérêt majeur.

Ces dernières années, les microARN (miARN) circulants ont suscité un intérêt croissant en tant que biomarqueurs non invasifs pour le diagnostic et le pronostic des maladies cardiovasculaires. Les miARN sont de petites molécules d’ARN d’environ 22 nucléotides, caractérisées par une stabilité exceptionnelle dans le plasma. Cette stabilité est attribuée à leur association avec des microparticules (comme les exosomes, les microvésicules et les corps apoptotiques), des protéines de liaison à l’ARN (comme Argonaute2) ou des complexes lipoprotéiques (comme les lipoprotéines de haute densité), les protégeant ainsi de la dégradation par les RNases plasmatiques. De plus, l’élévation des niveaux de miARN dans le plasma des patients atteints d’IAM est plus rapide que celle de la cTnI, ce qui en fait des candidats potentiels pour un diagnostic précoce.

Bien que des études antérieures aient montré que certains miARN (comme miR-208a, miR-499, miR-1 et miR-133) sont significativement élevés dans le plasma des patients atteints d’IAM, les résultats de ces études varient et sont parfois contradictoires. Par conséquent, il est urgent de réaliser une surveillance globale des miARN circulants au niveau transcriptomique chez des individus sains, des patients atteints d’IAM et des patients ayant subi une thérapie de reperfusion, afin de révéler les différences de miARN entre ces populations et leurs changements dynamiques lors de l’infarctus du myocarde et de la reperfusion.

Origine de l’étude

Cette étude a été menée par Xiaomin Wang, Yaojun Lu, Ruiping Zhao, Bing Zhu et Jian Liu, issus de l’Hôpital central de Baotou et du Premier Hôpital affilié de l’Université médicale de Wenzhou. L’étude a été publiée en 2024 dans la revue Biomarker Research sous le titre “Global surveillance of circulating microRNA for diagnostic and prognostic assessment of acute myocardial infarction based on the plasma small RNA sequencing”.

Méthodologie et résultats

Méthodologie

1. Sujets et collecte d’échantillons
   L’étude a inclus des patients se présentant avec des symptômes de “douleur thoracique” au département de cardiologie de l’Hôpital central de Baotou entre novembre 2018 et avril 2019. Les sujets ont été divisés en trois groupes : un groupe témoin sain (27 personnes), un groupe de patients atteints d’IAM (64 patients, dont 37 STEMI et 27 NSTEMI) et un groupe de patients ayant subi une thérapie de reperfusion (20 patients). Tous les patients atteints d’IAM ont été admis dans les 48 heures suivant l’apparition des symptômes, et les patients ayant reçu un traitement thrombolytique ou anticoagulant ont été exclus. Le groupe témoin sain excluait les individus atteints de maladies graves ou non contrôlées, de tumeurs malignes ou de maladies infectieuses.

2. Extraction d’ARN et séquençage
   L’ARN total a été extrait de chaque échantillon de plasma à l’aide du kit miRNeasy Micro (Qiagen), et la qualité et la concentration de l’ARN ont été évaluées à l’aide de l’Agilent 2100 Bioanalyzer. Les bibliothèques de petits ARN ont été construites à l’aide du kit TruSeq Small RNA Sample Prep (Illumina), et le séquençage a été réalisé sur la plateforme Illumina HiSeq2500 avec une profondeur de séquençage de 20 millions de lectures par échantillon.

3. Quantification et analyse différentielle des miARN
   Les données de séquençage ont été alignées sur le génome humain (hg19) à l’aide du logiciel miRDeep2, et les niveaux de miARN ont été normalisés et analysés à l’aide du logiciel DESeq2. Les miARN différentiellement exprimés ont été filtrés avec un seuil de p-value ajustée inférieure à 0,05 et un changement d’expression d’au moins deux fois (|log2FoldChange|>1).

4. Sélection et analyse fonctionnelle des miARN diagnostiques
   La performance diagnostique de tous les miARN détectés a été évaluée à l’aide de l’analyse des courbes ROC, et une réduction de dimension a été effectuée à l’aide de la méthode LASSO pour sélectionner les meilleurs miARN diagnostiques. Une analyse de corrélation entre les miARN et les niveaux de cTnI a également été réalisée, et une analyse d’enrichissement des voies KEGG a été effectuée pour explorer les fonctions de ces miARN.

5. Sélection des miARN pronostiques
   Un suivi de cinq ans a été réalisé pour les patients atteints d’IAM et ceux ayant subi une reperfusion, et la valeur pronostique des miARN circulants a été évaluée à l’aide du modèle de régression de Cox, des courbes ROC et des courbes de Kaplan-Meier.

Résultats principaux

1. Différences transcriptomiques des miARN
   Un total de 1659 miARN matures connus ont été détectés, dont 288 présentaient des différences significatives entre les patients atteints d’IAM et les témoins sains, incluant 58 miARN régulés à la hausse et 230 régulés à la baisse. De plus, le profil d’expression des miARN a changé de manière significative après la thérapie de reperfusion.

2. Sélection des miARN diagnostiques
   L’analyse des courbes ROC a identifié 40 miARN avec une performance diagnostique élevée (AUC>0,85), dont 32 étaient régulés à la hausse et 8 à la baisse. Parmi ceux-ci, miR-296-5p a montré la meilleure performance diagnostique, avec un AUC de 0,983. Un modèle diagnostique composé de miR-296-5p et miR-660-3p a été sélectionné, atteignant un AUC de 0,998 dans la cohorte de découverte et de 0,90 dans la cohorte de validation.

3. Corrélation entre les miARN et la cTnI
   29 miARN étaient fortement corrélés aux niveaux plasmatiques de cTnI, dont 20 chevauchaient avec les miARN à haute performance diagnostique. Ces miARN étaient enrichis dans des voies telles que la signalisation HIF-1, la signalisation AMPK et le stress de cisaillement fluidique et l’athérosclérose.

4. Sélection des miARN pronostiques
   L’analyse de régression de Cox a identifié 18 miARN associés à la survie, dont miR-548ap-5p et miR-4716-3p ont montré une valeur pronostique significative dans les courbes de Kaplan-Meier.

Conclusion et signification

Cette étude est la première à surveiller globalement les miARN circulants au niveau transcriptomique pour le diagnostic et le pronostic de l’IAM, identifiant un ensemble de miARN ayant un potentiel diagnostique et pronostique. Ces miARN peuvent non seulement distinguer efficacement les patients atteints d’IAM des individus sains, mais aussi refléter les mécanismes pathologiques de l’infarctus du myocarde et la réponse transcriptionnelle et métabolique des cellules à l’hypoxie. Les résultats de cette étude fournissent de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic précoce et l’évaluation pronostique de l’IAM, avec une importance scientifique et clinique significative.

Points forts de l’étude

1. Surveillance globale : Première surveillance globale des miARN circulants au niveau transcriptomique chez des patients atteints d’IAM, des patients ayant subi une reperfusion et des individus sains, révélant le potentiel des miARN dans le diagnostic et le pronostic de l’IAM.
2. MiARN à haute performance diagnostique : Identification de 40 miARN avec une performance diagnostique élevée, dont un modèle composé de miR-296-5p et miR-660-3p a montré une excellente performance dans les cohortes de découverte et de validation.
3. MiARN pronostiques : Identification de miR-548ap-5p et miR-4716-3p comme marqueurs pronostiques potentiels de l’IAM.
4. Analyse d’enrichissement des voies : Enrichissement significatif de ces miARN dans des voies telles que la signalisation HIF-1, la signalisation AMPK et le stress de cisaillement fluidique et l’athérosclérose, révélant leur rôle dans les mécanismes pathologiques de l’IAM.

Autres informations utiles

L’étude a également exploré l’impact de l’âge et du statut cardiaque sur la performance diagnostique des miARN, constatant que ces facteurs n’avaient pas d’effet significatif sur la prédiction du modèle diagnostique. De plus, les données de séquençage de haute qualité ont été déposées dans la base de données NCBI Sequence Read Archive (SRA), facilitant la validation et l’extension des recherches futures.

Résumé

Cette étude, à travers une surveillance globale des miARN circulants, a identifié un ensemble de miARN ayant un potentiel diagnostique et pronostique pour l’IAM, offrant de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic précoce et l’évaluation pronostique. Ces découvertes ont non seulement une importance scientifique majeure, mais fournissent également de nouveaux outils et perspectives pour la pratique clinique.