Les chercheurs identifient la signature de 4 gènes pour prédire la septicémie néonatale avant les symptômes

L’étude révèle des changements dans l’expression des gènes à la naissance qui pourraient permettre une détection et un traitement précoces de la septicémie néonatale.

​​​​​​​Étude : La signature prédictive de l’expression génique diagnostique la septicémie néonatale avant la présentation clinique. Crédit d’image : Iryna Inshyna/Shutterstock.com

Dans une étude récente publiée dans le eBioMédecine, un groupe de chercheurs a identifié des biomarqueurs d’expression génique qui permettent de prédire précocement la septicémie néonatale (une infection bactérienne grave chez les nourrissons de moins de 28 jours, entraînant une inflammation systémique et des complications graves) à la naissance, avant l’apparition des symptômes cliniques, facilitant ainsi une intervention rapide.

Arrière-plan

La septicémie entraîne une défaillance d’organe potentiellement mortelle en raison de réponses dérégulées de l’hôte à l’infection et se présente de manière unique dans tous les groupes d’âge.

La septicémie néonatale, affectant les nourrissons au cours de leurs 28 premiers jours, survient dans 2 à 3 naissances vivantes sur 100 dans le monde, affectant particulièrement les nouveau-nés prématurés et de faible poids à la naissance. Les taux de mortalité peuvent atteindre 17,6 %, en particulier dans les pays à revenu faible ou intermédiaire, la septicémie étant l’une des principales causes de décès néonatals.

Les signes cliniques non spécifiques retardent souvent le diagnostic, ce qui rend critique un traitement rapide. Les méthodes de diagnostic actuelles, y compris les hémocultures, sont insuffisantes, ce qui souligne le besoin urgent de biomarqueurs spécifiques pour identifier le sepsis de manière précoce et précise. Des recherches plus approfondies sont essentielles pour développer des biomarqueurs prédictifs permettant une intervention rapide.

À propos de l’étude

L’étude sur la biologie des systèmes visant à identifier les biomarqueurs de l’immunogénicité des vaccins néonatals a recruté 720 nouveau-nés nés à terme en bonne santé (âge gestationnel ≥ 37 semaines) en Gambie de 2017 à 2019. Du sang total a été prélevé sur ces nouveau-nés à deux moments : le jour de la vie. (DOL) 0 et un deuxième échantillon prélevé au hasard à DOL 1, 3 ou 7.

Parmi cette cohorte, 33 nouveau-nés ont été hospitalisés dans les 28 jours en raison de signes cliniques évoquant un sepsis. Parmi eux, 21 ont reçu un diagnostic de sepsis sur la base des résultats d’hémoculture ou du diagnostic clinique, tandis que les 12 autres présentaient des infections localisées sans signes systémiques. Les nouveau-nés septiques ont été classés en sepsis précoce (EOS) et sepsis tardif (LOS).

Des échantillons de sang ont été traités pour le séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) et des analyses bioinformatiques ont été effectuées à l’aide de R. Les gènes exprimés différentiellement (DEG) ont été identifiés à l’aide d’une analyse d’expression génique différentielle basée sur la distribution binomiale négative (DESeq2), comparant des témoins sains, des cas d’infection localisés et des nouveau-nés septiques.

Des biomarqueurs génétiques prédictifs du sepsis ont été développés grâce à des méthodes d’apprentissage automatique, notamment l’analyse discriminante partielle des moindres carrés clairsemées (sPLS-DA) et la régression de l’opérateur de retrait et de sélection le moins absolu (LASSO). L’étude a garanti des méthodes statistiques rigoureuses pour évaluer les DEG, avec des résultats validés par rapport à des ensembles de données externes.

Résultats de l’étude

La cohorte était composée de nouveau-nés à terme, tous nés entre 37 et 42 semaines de gestation, avec un âge gestationnel médian de 40 semaines. À la naissance, les nouveau-nés présentaient des scores d’Apgar allant de 8 à 10, avec un score médian de 10.

Les paramètres démographiques et cliniques des nouveau-nés en bonne santé et de ceux hospitalisés pour sepsis étaient comparables, ne montrant aucune différence statistiquement significative, pouvant être attribuée à la taille limitée de la cohorte. Lors de leur hospitalisation, les nouveau-nés septiques présentaient un nombre de neutrophiles significativement plus élevé, recevaient des antibiotiques plus fréquemment et étaient hospitalisés plus longtemps que ceux présentant uniquement des infections localisées.

Des différences transcriptionnelles étaient évidentes chez les nouveau-nés septiques avant même l’apparition des symptômes cliniques. Parmi les nouveau-nés avec des échantillons DOL 0 qui ont ensuite développé une septicémie, un total de 469 DEG ont été identifiés par rapport aux nouveau-nés en bonne santé et 476 DEG par rapport à ceux présentant des infections localisées.

Une analyse plus approfondie a révélé que les nouveau-nés atteints d’EOS présentaient 1 067 DEG par rapport à ceux atteints de LOS, 984 DEG par rapport aux cas d’infection localisés et 1 086 DEG par rapport aux témoins sains.

L’analyse des voies a mis en évidence la dérégulation de plusieurs processus, notamment la régulation de la réponse au choc thermique et diverses voies du cycle cellulaire, indiquant des altérations significatives de la réponse de l’hôte avant la présentation clinique.

Des algorithmes d’apprentissage automatique ont été utilisés pour identifier des biomarqueurs prédictifs de l’EOS à la naissance. Le sPLS-DA a identifié le membre 1 de la famille des protéines de choc thermique H (HSPH1) et le membre B1 de la famille des protéines de choc thermique DnaJ (DNAJB1) comme contributeurs majeurs à la distinction des nouveau-nés EOS des autres.

Ces protéines de choc thermique étaient régulées positivement dans les cas d’EOS et étaient associées aux voies enrichies observées. De plus, le modèle de régression LASSO a identifié une signature à 4 gènes (HSPH1, sous-unité 1 de l’ADN primase (PRIM1), activateur BORA aurora kinase A (BORA) et sous-unité complexe G2 de la condensine II non-SMC (NCAPG2)) qui a démontré une excellente capacité prédictive. pour EOS avec une aire sous la courbe (AUC) de 0,94, une sensibilité de 0,93 et ​​une spécificité de 0,92.

L’étude comprenait également des échantillons de suivi de la première semaine de vie pour évaluer l’impact de la septicémie néonatale sur les trajectoires de développement. En analysant des échantillons DOL7 provenant de nouveau-nés EOS et de témoins sains appariés, les chercheurs ont trouvé 3 931 DEG chez les nouveau-nés EOS, contre 2 456 chez les nouveau-nés en bonne santé.

Bien que de nombreuses voies aient été perturbées chez les nouveau-nés EOS, plusieurs voies métaboliques et immunitaires sont restées conservées, soulignant la complexité des adaptations immunitaires et métaboliques au cours du développement précoce et le potentiel des premiers biomarqueurs à prédire les résultats du sepsis.

Conclusions

Pour résumer, cette étude a réussi à identifier des biomarqueurs d’expression génique qui prédisent la septicémie néonatale à la naissance malgré les difficultés rencontrées pour développer de tels prédicteurs. HSPH1 était un prédicteur significatif de l’EOS, faisant partie d’une signature à 4 gènes distinguant l’EOS de la LOS, de l’infection localisée et des contrôles sains.

De plus, les changements d’expression des gènes au cours de la première semaine de vie ont indiqué que le sepsis perturbe le développement immunitaire et métabolique alors que de nombreux processus d’ontogenèse restent conservés.

Ces résultats soulignent la nécessité d’améliorer les diagnostics du sepsis néonatal, en particulier dans les pays à revenu faible ou intermédiaire, et mettent en évidence le potentiel d’une application plus large dans diverses populations.