Étude BiHiVE2. L'enquête et la validation des biomarqueurs prédictifs dans l'encéphalopathie hypoxique-ischémique. (BiHiVE2)

Contexte et connaissances actuelles dans le domaine :

L'asphyxie périnatale est l'une des causes les plus courantes de décès néonatal et d'invalidité à long terme, survenant chez 20 pour 1000 naissances vivantes. Parmi ceux-ci, environ 2 à 3 sur 1000 développeront une encéphalopathie hypoxique-ischémique (EHI) (1). En Irlande et au Royaume-Uni, l'HIE est la troisième cause la plus fréquente de mortalité néonatale, représentant 9 % de tous les décès et 21 % des décès à terme, alors qu'à l'échelle mondiale, on estime qu'elle cause plus d'un million de décès néonatals chaque année. Pour les survivants, il existe une morbidité secondaire importante associée, notamment une paralysie cérébrale (15 %), un retard cognitif sévère (11 %), des troubles convulsifs (8 %), une surdité neurosensorielle (7 %) et une perte de vision (3 %) ( 2).

HIE est un processus évolutif, qui peut être simplifié en deux insultes. L'agression initiale est une hypoxie et/ou une ischémie cérébrale importante qui est suivie d'une déplétion énergétique, du métabolisme anaérobie conduisant à l'accumulation de lactate, et à la perte de l'intégrité cellulaire. Cela déclenche une cascade d'événements avec la formation résultante de radicaux libres, de protéases et de caspases conduisant à des dommages cellulaires et à l'apoptose, l'insulte secondaire(3). Il a été démontré que la panne d'énergie secondaire se produit entre 6 et 48 heures après l'insulte initiale.

Jusqu'à récemment, aucune intervention thérapeutique susceptible de réduire la morbidité ou la mortalité associée n'existait. Cependant, les publications récentes de plusieurs essais internationaux et leur méta-analyse ultérieure ont montré que l'hypothermie induite précocement est bénéfique dans l'EHI, améliorant la survie et réduisant l'incapacité neurologique (4-5). L'hypothermie induite est maintenant devenue une norme de soins dans l'EIH modéré/sévère. Cependant, pour être efficace, il doit être démarré dans les 6 heures suivant la livraison, avant que la panne d'énergie secondaire ne se produise. Dans cette fenêtre de temps étroite, la population qui bénéficierait d'un traitement doit être identifiée, réanimée, stabilisée et refroidie.

Malheureusement, la capacité de reconnaître et de diagnostiquer ceux qui bénéficieraient d'une thérapie n'est pas toujours possible dans ce laps de temps. Nous avons montré que les méthodes standard actuelles pour identifier les personnes à risque d'EHI telles que l'équilibre acido-basique, le lactate et le score d'Apgar et l'évaluation neurologique initiale ne sont pas fiables (6). L'électroencéphalographie néonatale (EEG) est utile pour le classement de l'encéphalopathie et est un excellent prédicteur des résultats à long terme. En particulier, son évolution au cours des premières 24 heures suivant l'accouchement est fortement corrélée au devenir (7). Cependant, cela nécessite un ensemble de compétences hautement spécialisées qui sont rarement disponibles pour le néonatologiste dans le cadre aigu. L'EEG intégré à l'amplitude est plus largement utilisé par les cliniciens, mais son interprétation dépend de l'utilisateur et la majorité des néonatologistes déclarent ne pas avoir confiance en leur propre capacité d'interprétation (8). La nécessité d'une prédiction précoce et fiable des résultats dans HIE n'a jamais été aussi grande. Une méthode rapide, bon marché, reproductible et non dépendante de l'utilisateur pour quantifier la gravité de l'EHI et le pronostic probable est un besoin urgent. De nombreux marqueurs biochimiques et hématologiques ont été proposés dans l'asphyxie périnatale, mais aucun n'a conduit à des avancées cliniques ou à des tests de chevet commercialement viables (9).

Au cours des 2 dernières années, ici à la maternité de l'Université de Cork, grâce à l'étude BIHIVE (Biomarkers in Hypoxic-Ischaemic Encephalopathy study), nous avons identifié des marqueurs biochimiques potentiels dans le sang du cordon ombilical qui peuvent identifier avec précision les nourrissons qui évolueront vers une forme modérée/sévère encéphalopathie (10,11). L'étude BIHIVE a adopté une approche à multiples facettes pour identifier les biomarqueurs à diffusion hématogène dans l'EHI grâce à 1) un profilage protéomique ciblé à l'aide de la technologie Luminex 2) un profilage des miARN 3) une cartographie complète du métabolome sanguin à l'aide des techniques de spectrométrie de masse et de résonance magnétique nucléaire.

Notre objectif est de recruter une cohorte de nourrissons présentant une asphyxie périnatale et une EHI clairement définies, classées à l'aide d'une évaluation neurologique répétée et d'un EEG multicanal. Au moment de la naissance, le sang du cordon ombilical sera prélevé, traité et mis en banque, en utilisant des procédures opératoires standard (SOP) strictes que nous avons développées à cette fin. Ces procédures garantiront que tous les échantillons conviendront à une analyse protéomique, métabolomique, transcriptomique et génomique ultérieure. En utilisant une approche de biologie systémique, nous avons étudié plusieurs marqueurs proposés dans le sang de cordon ombilical stocké de notre cohorte de découverte, en nous concentrant initialement sur le protéome et le métabolome. Grâce à ce travail, nous avons déjà identifié un certain nombre de biomarqueurs présents dans le sang du cordon ombilical avec le potentiel de prédire le développement d'EHI modéré/sévère. Nos premières données sont extrêmement prometteuses. Notre analyse métabolomique initiale a montré que nous pouvons différencier HIE des témoins avec une aire sous la courbe (AUROC) de 0,92. Une analyse plus approfondie sera nécessaire pour identifier et quantifier les pics exacts de métabolites qui produisent cette différenciation. Nous souhaitons maintenant valider ces résultats dans une nouvelle cohorte de nourrissons souffrant d'asphyxie périnatale et d'EHI, et valider notre capacité à prédire les résultats neurologiques à plus long terme. Notre travail pilote examinant les modifications des microARN dans le sang de cordon des nourrissons atteints d'EHI modéré/sévère est également très encourageant avec une régulation à la hausse significative d'un multiple de miARN étudiés à la fois dans l'asphyxie et l'EHI. Les miARN les plus prometteurs sont actuellement quantifiés par amplification par réaction en chaîne par polymérase (PCR) et seront validés dans la cohorte de découverte.

Future cohorte-BIHIVE2 : Pour développer ces marqueurs jusqu'au point où nous avons validé un marqueur avec une sensibilité et une spécificité > 90 % pour l'EHI modéré/sévère, nous devrons recruter une nouvelle cohorte de nourrissons soigneusement recrutés avec des biobanques de haute qualité à la naissance et phénotypage clinique détaillé. C'est le travail principal de cette application actuelle. Nous aurons besoin d'une nouvelle cohorte de 300 nourrissons souffrant d'asphyxie périnatale, dont 60 développeront une HIE et 30 développeront une HIE modérée à sévère. Nous devrons également recruter 300 nourrissons témoins contemporains. Pour recruter ce nombre de nourrissons atteints d'asphyxie périnatale, nous devrons étudier 30 000 naissances vivantes. Nous avons donc élargi nos centres d'étude pour inclure l'hôpital universitaire Karolinska de Stockholm, une grande maternité ultramoderne avec 10 000 naissances vivantes par an.

Une validation plus poussée nous permettra de développer un algorithme de marqueurs cliniques et biochimiques qui fournira un test prédictif sensible et spécifique pour l'EHI modéré/sévère. Le suivi neurodéveloppemental des deux cohortes nous permettra d'évaluer notre capacité à prédire les résultats neurodéveloppementaux et comportementaux à 2 ans.

Enfin, nous examinerons le moment exact de l'altération des biomarqueurs à l'aide d'un modèle animal chronométré de lésion hypoxique-ischémique (HI). Dans les études cliniques, la lésion hypoxique-ischémique est imprévisible et sa chronologie est souvent impossible à estimer. Le Dr Tracey Bjorkmann de l'Université Queen's, à Brisbane, a développé un modèle d'HI pour porcelets qui produit des convulsions induites par l'HI et un niveau de blessure équivalant à un HIE modéré à sévère (12). Elle a accepté de collaborer avec notre programme et fournira des échantillons de sérum de porcelets prélevés à 0, 1, 2 et 12 heures après HI. Ces échantillons seront inestimables pour examiner la progression du dérangement des biomarqueurs et nous aideront à chronométrer les lésions cérébrales néonatales après l'accouchement.