Chaque respiration que nous prenons, chaque repas que nous mangeons et chaque environnement que nous rencontrons laisse une empreinte moléculaire dans notre corps – un enregistrement caché de nos expositions à vie. Dans l'édition de cette semaine du journal Scienceles principaux chercheurs dans le domaine de l'exposomique expliquent comment les technologies de pointe déverrouillent ces archives biologiques, inaugurant une nouvelle ère de prévention des maladies et de médecine personnalisée. Les scientifiques exposent une feuille de route pour surmonter les défis techniques et logistiques et réalisent le plein potentiel du domaine.
L'exposomique explore comment l'interaction complexe des facteurs environnementaux – des polluants dans notre eau et de notre nourriture aux facteurs de stress sociaux et psychologiques – explique notre biologie. En étudiant ces expositions combinées, les chercheurs peuvent découvrir comment ils influencent collectivement la santé, du métabolisme et de la fonction cardiaque à la santé du cerveau et au risque de maladie.
L'article Perspectives est dirigé par le Banbury Exposomics Consortium – un groupe interdisciplinaire de scientifiques qui se sont réunis au Cold Spring Harbor's Banbury Center en 2023 pour définir les principes fondamentaux de ce domaine en évolution rapide. Gary Miller, Ph.D., un expert avant tout en exposomique et membre du corps professoral de la Columbia University Mailman School of Public Health, était l'organisateur principal du consortium.
Exposomique en action
Le jeune champ prouve déjà son potentiel transformateur. Les chercheurs analysant les preuves moléculaires ont identifié un solvant industriel spécifique comme le coupable derrière les grappes des maladies rénales parmi les travailleurs d'usine. Dans une autre étude, les scientifiques ont fusionné la cartographie de la pollution par satellite avec les informations de localisation résidentielle pour révéler comment les particules en suspension dans l'air vieillissent prématurément dans le cerveau. Les scientifiques analysant des milliers de molécules en circulation ont identifié le TMAO, un métabolite du microbiome intestinal produit lors de la consommation de viande rouge et de produits laitiers, comme un contributeur majeur auparavant négligé au risque de crise cardiaque.
Ces découvertes sont rendues possibles par des technologies de pointe et des outils tels que des capteurs portables qui suivent les expositions chimiques dans l'imagerie satellite en temps réel qui mappe la pollution jusqu'aux blocs de la ville et les spectromètres de masse ultra-sensibles qui détectent des composés présents à une seule partie par milliard.
Un objectif plus large sur notre santé
Bien que la génétique fournit notre plan biologique, il n'explique qu'une fraction du risque de maladie chronique. L'exposition capture tout ce qui nous arrive, des produits chimiques industriels aux facteurs de stress sociaux. Contrairement aux études traditionnelles examinant les expositions uniques isolément, l'exposomique intègre des outils avancés pour comprendre comment les facteurs environnementaux, sociaux et psychologiques interagissent collectivement avec notre biologie.
Cette approche synergie puissamment avec d'autres sciences « omiques ». Lorsqu'il est combiné avec la génomique, la protéomique et la métabolomique, l'exposomique crée la première image complète des déterminants de la santé. Les auteurs envisagent un avenir où toutes les grandes études de maladie intègrent l'analyse de l'exposome en tant que pratique standard.
L'analyse systématique de ces interactions complexes peut améliorer le développement de médicaments, découvrir des moteurs cachés de la maladie et aborder les disparités en matière de santé. L'approche plie la médecine de précision et la santé de la population.
La voie à suivre
Miller et ses collègues décrivent les priorités critiques pour faire progresser l'exposomique. Il s'agit notamment du développement de technologies plus sensibles, telles que des outils portables ou mini-invasifs qui mesurent l'exposome d'un individu; la création d'une référence de l'exposome humain pour permettre l'analyse et la contextualisation à l'échelle de la population; et la mise en œuvre de protocoles standardisés pour permettre une analyse dirigée par l'IA des ensembles de données complexes. Le domaine doit également aborder les considérations éthiques concernant la confidentialité des données et la nécessité de se concentrer davantage sur les déterminants sociaux de la santé, écrivent les auteurs.
Les centres d'exposomiques américains et européens nouvellement lancés fournissent désormais l'infrastructure pour la collaboration mondiale, la normalisation des méthodes, l'harmonisation des données et la formation des chercheurs aux compétences interdisciplinaires nécessaires pour faire progresser ce domaine. Ces centres forment l'épine dorsale critique pour les progrès futurs de l'exposomique.
« Nous construisons maintenant le premier cadre systématique pour mesurer la façon dont toutes les expositions – du produit chimique au social – interagissent avec la biologie à travers la durée de vie. Notre objectif est de créer des stratégies exploitables pour des vies plus saines », explique Miller.