Comment les bactéries prennent-elles le contrôle des cellules intestinales? Maintenant nous savons.
Des chercheurs de l'Université de Tel Aviv ont créé une plate-forme d'intelligence artificielle capable d'identifier les protéines spécifiques qui permettent aux bactéries d'infecter l'intestin, une méthode qui ouvre la voie à la création de médicaments intelligents qui neutraliseront les protéines et préviendront les maladies, sans l'utilisation d'antibiotiques. Participant à l'étude, qui a été publiée dans la prestigieuse revue Science, étaient des doctorants, l'étudiante Naama Wagner et le professeur Tal Pupko, directeur de la Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research à la Faculty des sciences de la vie et du nouveau Center for Artificial Intelligence & Data Science de l'Université de Tel Aviv. Les partenaires internationaux de l'étude comprenaient des chercheurs de l'Imperial College (dirigé par le professeur Gad Frankel) et de l'Institut de recherche sur le cancer de Londres, ainsi que de l'Université technique et du Centre national de biotechnologie de Madrid.
Les maladies intestinales sont causées par des bactéries pathogènes qui se fixent à nos cellules intestinales. Une fois fixées, les bactéries utilisent une sorte de seringue moléculaire pour injecter aux cellules intestinales des protéines appelées des «effecteurs». Ces effecteurs travaillent ensemble pour prendre en charge les cellules saines, comme les pirates informatiques prennent le contrôle des serveurs informatiques en utilisant une combinaison de lignes de code. Cependant, jusqu'à présent, les scientifiques ne savaient pas quelle combinaison de protéines était celle qui brise les mécanismes de défense de la cellule. Désormais, la plateforme d'intelligence artificielle des chercheurs de l'Université de Tel Aviv a identifié de nouveaux effecteurs dans les bactéries, qui ont été testés et validés expérimentalement. Par la suite, des expériences en laboratoire menées à Londres ont prédit avec succès les combinaisons de protéines qui conduisent les bactéries pathogènes à envahir les intestins.
«Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur une bactérie qui cause des maladies intestinales chez la souris, un parent de la bactérie E. coli qui cause des maladies intestinales chez l'homme, afin de ne pas travailler directement avec le pathogène humain», explique l'étudiante en doctorant, Naama Wagner. «L'intelligence artificielle que nous avons créée sait prédire les effecteurs dans une variété de bactéries pathogènes, y compris les bactéries qui attaquent les plantes d'importance économique. Nos calculs ont été rendus possibles par des outils avancés d'apprentissage automatique qui utilisent les informations génomiques d'un grand nombre de bactéries. Nos partenaires en Angleterre ont prouvé expérimentalement que l'apprentissage était extrêmement précis et que les effecteurs que nous avons identifiés sont bien les armes utilisées par les bactéries.»
«Les bactéries pathogènes sont traitées avec des antibiotiques», explique le professeur Tal Pupko. «Mais les antibiotiques tuent un grand nombre d'espèces de bactéries, dans l'espoir que les bactéries pathogènes seront également détruites. Les antibiotiques ne sont donc pas un fusil mais un canon. De plus, la surutilisation des antibiotiques conduit au développement de bactéries résistantes aux antibiotiques, un problème mondial qui s'aggrave. Comprendre les fondements moléculaires de la maladie est une étape nécessaire dans le développement de médicaments plus intelligents que les antibiotiques, qui ne nuiront pas du tout à la population bactérienne dans les intestins. Cette fois, nous avons découvert les effecteurs des bactéries intestinales qui attaquent les rongeurs, mais ce n’est que le début. Nous travaillons déjà à la détection des effecteurs chez d’autres bactéries afin de mieux comprendre comment elles accomplissent leur mission dans les cellules cibles qu’elles attaquent.»
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