Une étude récente montre qu'un médicament qui change la donne appelé Fevipiprant promet de réduire les risques de crise d'asthme et d'admission à l'hôpital pour les patients.
C'est la première fois qu'un médicament réduisant la masse musculaire lisse des voies respiratoires - un indicateur clinique clé de la gravité de la maladie qui augmente la probabilité de crises d'asthme plus fréquentes et même de décès - a été rapporté.
En collaboration avec Rod Smallwood, fellow de la British Royal Academy of Engineering, j'ai mis au point des modèles informatiques qui nous ont permis de simuler les résultats d'un essai clinique de phase 2 - pour prévoir les résultats thérapeutiques chez les patients.
L'essai original était dirigé par Christopher Brightling, professeur clinicien en médecine respiratoire à l'Université de Leicester et coordinateur principal de l'European Lung FoundationAirPROM.
L'asthme est de plus en plus fréquent
L'asthme touche environ 339 millions de personnes dans le monde, tuant jusqu'à un millier de personnes chaque jour, selon le Global Asthma Report 2018.
La prévalence de l'asthme est à la hausse, notamment dans les pays à faible revenu et à revenu intermédiaire, en partie parce que les médicaments essentiels ne sont pas disponibles, inabordables ou de qualité peu fiable.
L'asthme est causé par un ensemble complexe d'interactions entre les gènes, les cellules et l'environnement du patient qui entraînent une augmentation de la masse musculaire lisse des voies respiratoires : un processus appelé « remodelage ».
Nos voies respiratoires sont composées de plusieurs types de cellules différentes qui existent ensemble dans un état très ordonné. La lumière des voies respiratoires est bordée de cellules épithéliales et, plus à l'intérieur, du mésenchyme. Ce dernier contient des cellules musculaires qui augmentent pendant une crise d'asthme. Une autre caractéristique cruciale des voies respiratoires est le recrutement de cellules inflammatoires en cas de provocation étrangère (allergène ou virus, par exemple).
Lorsqu'ils sont en santé, ces trois éléments travaillent en harmonie pour assurer une circulation d'air efficace et une réponse appropriée aux défis externes. Lorsqu'il y a de l'asthme, ces interactions sont compromises, ce qui entraîne une augmentation de la masse musculaire.
L'élaboration d'une stratégie solide pour traiter l'asthme exige une compréhension précise des facteurs qui contribuent à l'émergence de la maladie. Nous ne pouvons y parvenir par la seule expérimentation, car de nombreux facteurs contribuent à la maladie. Avec les modèles mathématiques, nous pouvons utiliser des hypothèses pour aider à réduire la complexité du système.
Nous avons créé un « patient virtuel »
Dans l'essai clinique, on a observé que le Fevipiprant réduisait le nombre de cellules inflammatoires et la masse musculaire.
Pour comprendre comment,j'ai développé un modèle mathématique qui combine les éléments épithélial, mésenchyme et inflammatoire - pour comprendre ce qui est responsable du remodelage des voies aériennes pendant l'asthme.
J'ai utilisé ce qu'on appelle la « modélisation basée sur les agents » - une approche mathématique qui repose sur des ensembles de règles régissant les interactions entre les divers éléments du modèle.
J'ai développé un « patient virtuel » souffrant d'asthme sévère et je lui ai donné des médicaments virtuels. Je me suis assuré que le modèle capturait la réalité biologique en administrant d'abord du mépolizumab virtuel, qui tue les cellules inflammatoires dans les voies respiratoires. Le rendement virtuel du patient était conforme aux résultats cliniques.
J'ai ensuite donné au patient virtuel du Fevipiprant. Bien qu'il ait montré le même degré de réduction des cellules inflammatoires que lors de l'essai clinique, il n'a pas montré le même degré de réduction de la masse musculaire que celui observé en clinique.
Ceci indique que le Fevipiprant n'agissait pas seulement en réduisant l'inflammation, mais aussi en ayant un impact direct sur la masse musculaire. Des expériences menées par Ruth Saunders à l'Université de Leicester, avec des cellules musculaires prélevées sur des patients, ont suggéré que le Fevipiprant réduisait le recrutement de cellules appelées myofibroblastes, qui augmentent la masse musculaire pendant le remodelage.
Lorsque cette caractéristique secondaire a été ajoutée au modèle, la réduction observée de la masse musculaire du patient virtuel correspondait aux données cliniques.
Réduction de la dépendance aux stéroïdes
Le Fevipiprant pourrait être une thérapie potentielle pour améliorer le remodelage des voies respiratoires dans l'asthme.
L'utilisation de ce médicament pourrait permettre aux patients de réduire leur dépendance aux stéroïdes à forte dose, dont les effets secondaires comprennent la prise de poids, le diabète et l'hypertension artérielle.
Par ailleurs, le « patient virtuel » peut jouer un rôle dans la conception et l'optimisation des médicaments, ce qui peut réduire les coûts de développement de médicaments.
Bien qu'il faille procéder à d'autres essais avec d'autres thérapies, il s'agit d'une étape importante dans la modélisation patient-spécifique. Et ce médicament promet une nouvelle ère de précision dans le domaine de la médecine respiratoire.