Les ARN circulaires dérivés d’exosomes cérébraux dans le plasma comme biomarqueurs diagnostiques de l’accident vasculaire cérébral ischémique aigu

L’accident vasculaire cérébral ischémique aigu (AVC), communément appelé attaque cérébrale, est une maladie grave caractérisée par une interruption du flux sanguin vers le cerveau, entraînant des lésions tissulaires et un déficit neurologique. Un diagnostic précoce est crucial pour une intervention et une gestion efficaces, car un traitement rapide peut améliorer significativement le pronostic du patient. Par conséquent, il est urgent de développer de nouvelles méthodes pour le diagnostic précoce de l’AVC. Plusieurs études ont montré que les molécules bioactives contenues dans les exosomes, en particulier les ARN circulaires (circRNA), peuvent servir de marqueurs idéaux pour diverses maladies. Cependant, les recherches sur les exosomes et leurs circRNA dans le développement et le pronostic de l’AVC sont relativement rares. Cette étude vise donc à explorer la faisabilité d’utiliser les circRNA des exosomes cérébraux dans le plasma comme biomarqueurs de l’AVC.

Contexte de recherche

L’AVC est l’une des principales causes d’invalidité et de décès dans le monde. Selon les statistiques, le nombre de décès et d’invalidités à long terme causés par l’AVC chaque année est considérable. Actuellement, la principale approche clinique pour l’AVC est de rétablir rapidement la circulation dans les vaisseaux obstrués, en particulier dans les 24 heures suivant l’attaque, car la reperfusion à ce moment peut sauver le tissu de la pénombre ischémique. Cependant, bien que les méthodes d’imagerie multimodale existantes puissent prédire la présence de la pénombre ischémique, leur application dans les régions éloignées est entravée par la dépendance à des équipements et installations de pointe. Il est donc très important de développer une méthode de diagnostic rapide et largement accessible.

Les circRNA sont une classe d’ARN non codants particulièrement abondants dans le tissu cérébral. Ils sont produits par l’épissage en cercle de longs transcrits d’ARN et sont connus pour leur grande stabilité après leur formation. Les exosomes dans les fluides corporels sont largement reconnus comme une ressource biologique idéale pour développer des biomarqueurs diagnostiques. Des recherches ont montré que les exosomes sont riches en circRNA, et que ces circRNA sont très stables et concentrés dans les exosomes, ce qui suggère leur importance dans les fonctions biologiques et les applications.

Source de l’étude

Cette étude a été réalisée conjointement par Xinli Jiang, Rui Zhang, Geng Lu, Yu Zhou, Jianfeng Li, Xinrui Jiang, Shuangshuang Gu, Hongwei Liang, Jun Wang et al. L’étude a été publiée dans le Journal of Neuroimmune Pharmacology en 2024.

Méthodologie de recherche

Collecte et traitement des échantillons

L’étude a inclus 172 patients suspectés d’AVC et 67 contrôles non-AVC, dont une partie des échantillons a été utilisée pour le séquençage à haut débit et le reste pour la validation par PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR). Les échantillons ont été collectés dans les 72 heures suivant l’apparition des symptômes, tous les patients ont eu un prélèvement sanguin immédiatement après l’admission, et le diagnostic a été confirmé par imagerie par résonance magnétique (IRM) ou tomodensitométrie (TDM) différée.

Isolation et analyse des exosomes

Par séquençage à haut débit, nous avons d’abord identifié 358 circRNA dérégulés (dont 23 significativement surexprimés et 335 significativement sous-exprimés) dans les exosomes cérébraux du plasma de patients atteints d’infarctus cérébral. Des exosomes spécifiques de cellules cérébrales ont été isolés du plasma en utilisant des billes magnétiques Streptavidine et des anticorps biotinylés.

Par la suite, nous avons procédé à une analyse morphologique et des protéines marqueurs des exosomes par microscopie électronique à transmission (MET), analyse de suivi des nanoparticules (NTA) et western blot. Les résultats ont montré que ces exosomes étaient riches en marqueurs exosomaux CD63 ainsi qu’en marqueurs spécifiques des exosomes cérébraux L1CAM, GLAST et TMEM119.

Analyse des données

Dans l’analyse bioinformatique et statistique, Circexplorer2 a été utilisé pour analyser et annoter les données de séquences de circRNA, effectuer une normalisation quantitative et un filtrage de basse intensité, et le logiciel EdgeR a été utilisé pour sélectionner les données d’expression de circRNA significativement différentes.

Validation par qRT-PCR

Pour valider les résultats du séquençage à haut débit, 5 circRNA surexprimés (incluant hsa_circ_0007290, hsa_circ_0049637, hsa_circ_0000607, hsa_circ_0004808 et hsa_circ_0000097) ont été sélectionnés pour validation par qRT-PCR chez 172 patients AVC et 67 contrôles non-AVC. Les résultats ont montré que les niveaux d’expression de ces cinq circRNA dans les exosomes cérébraux du plasma des patients AVC étaient significativement plus élevés que chez les contrôles non-AVC.

Analyse de la courbe ROC

L’analyse de la courbe caractéristique de fonctionnement du récepteur (ROC) a montré que les aires sous la courbe (AUC) pour hsa_circ_0007290, hsa_circ_0049637, hsa_circ_0000607, hsa_circ_0004808 et hsa_circ_0000097 étaient respectivement de 0,8317, 0,8480, 0,8973, 0,8563 et 0,8772, indiquant une haute spécificité et sensibilité de ces circRNA. Lorsque la combinaison de ces cinq circRNA a été utilisée pour distinguer les patients AVC des contrôles non-AVC, la valeur AUC a atteint 0,9209, avec une sensibilité diagnostique de 95,08 et une spécificité de 80,65.

Résultats principaux

L’étude a révélé que ces cinq circRNA étaient significativement surexprimés dans les exosomes cérébraux du plasma des patients AVC, et que leurs niveaux d’expression étaient positivement corrélés avec les scores de l’échelle d’AVC des National Institutes of Health (NIHSS) et de l’échelle de Rankin modifiée (mRS). Cela suggère que ces circRNA peuvent non seulement servir de marqueurs de diagnostic précoce de l’AVC, mais aussi être utilisés pour évaluer la progression de la maladie.

Conclusion et signification

Cette étude révèle pour la première fois que les circRNA (hsa_circ_0007290, hsa_circ_0049637, hsa_circ_0000607, hsa_circ_0004808 et hsa_circ_0000097) des exosomes cérébraux dans le plasma peuvent servir de marqueurs diagnostiques idéaux pour l’AVC, et pourraient potentiellement devenir des cibles pour l’intervention thérapeutique. Cependant, comme les données actuelles ne sont basées que sur environ 200 participants, davantage d’échantillons sont nécessaires pour évaluer et valider davantage ces résultats.

Cette étude fournit de nouvelles idées et méthodes pour le diagnostic rapide de l’AVC, avec une valeur scientifique importante et des perspectives d’application clinique. Des recherches plus approfondies pourraient fournir de nouveaux moyens pour le diagnostic précoce et le traitement de l’AVC, améliorant ainsi le pronostic des patients.