Les bioingénieurs ont utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour ressusciter des fragments de protéines chez les sapiens, les Néandertaliens et les Denisoviens, afin d’identifier les molécules éteintes capables de tuer les bactéries qui causent les maladies humaines modernes.
Des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie ont utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour ressusciter des molécules du passé, rapportent-ils dans un article publié dans la revue Cell Host & Microbe.
Ils ont appliqué des méthodes de calcul aux données protéiques des humains modernes (Homo sapiens) et de nos parents disparus, les Néandertaliens (Homo neanderthalensis) et les Dénisoviens.
Ce système leur a permis d’identifier des molécules qui peuvent tuer les bactéries pathogènes et qui pourraient inspirer de nouveaux médicaments pour traiter les infections humaines, se démarque à ce sujet le magazine Nature.
nouveaux antibiotiques
Le contexte de cette recherche est la nécessité de développer de nouveaux antibiotiques, car ceux actuels perdent de leur efficacité à cause de la résistance bactérienne.
La plupart des antibiotiques prescrits aujourd’hui sont sur le marché depuis plus de 30 ans. Pendant ce temps, les bactéries résistantes aux antibiotiques sont en augmentation, une nouvelle vague de traitements sera donc bientôt nécessaire.
selon expliqué à Tendencies21/Iberian Press le professeur edward costaqui n’a pas participé à cette étude, la résistance aux antibiotiques dont nous souffrons aujourd’hui peut nous conduire à une situation similaire à celle des pandémies survenues au Moyen Âge.
Et rajoutez-y ces données significatives : en 2010, 8 % des bactéries Escherichia coli, responsables d’infections urinaires, étaient résistantes à l’antibiotique ciprofloxacine. Début 2020, il était déjà de 65 %. Actuellement, environ 80% de cette bactérie est résistante à l’antibiotique qui peut la tuer.
Voyage dans le passé
Les chercheurs se sont inspirés de l’idée de faire revenir des molécules du passé pour résoudre ce grave problème que nous avons aujourd’hui.
Ils étaient basés sur le fait que de nombreux organismes produisent des sous-unités protéiques appelées peptides qui ont des propriétés antimicrobiennes.
Une poignée de peptides antimicrobiens, dont la plupart ont été isolés à partir de bactéries, sont déjà utilisés en clinique. Le protéines d’espèces disparues ils pourraient être une ressource inexploitée pour le développement d’antibiotiques.
Aide IA
Les chercheurs ont formé un algorithme d’IA pour reconnaître les sites sur les protéines humaines où ils sont connus pour être clivés en peptides.
Pour trouver de nouveaux peptides, l’équipe a appliqué son algorithme à des séquences de protéines accessibles au public, des cartes des acides aminés dans une protéine, de H. sapiens, H. neanderthalensis et Denisovans.
Ils ont ensuite utilisé les propriétés des peptides antimicrobiens précédemment décrits pour prédire quels nouveaux peptides pourraient tuer les bactéries.
essais expérimentaux
Les chercheurs ont testé des dizaines de peptides pour voir s’ils pouvaient tuer les bactéries dans les plats de laboratoire. Ils ont ensuite sélectionné six peptides puissants : quatre de H. sapiens, un de H. neanderthalensis et un de Denisovans, et les ont administrés à des souris infectées par la bactérie Acinetobacter baumannii, une cause fréquente d’infections nosocomiales chez l’homme.
Les résultats obtenus sont très prometteurs. Les six peptides ont arrêté la croissance d’A. baumannii dans le muscle de la cuisse, mais aucun n’a tué la bactérie. Cinq des molécules ont également arrêté la croissance bactérienne dans la rate et le foie, suggérant qu’elles pourraient être utiles pour traiter les infections systémiques.
De plus, les peptides n’ont pas montré de signes de toxicité ou de dommages aux cellules humaines ou animales. Ils n’ont pas non plus provoqué de réponse immunitaire excessive ni d’inflammation.
À la lumière de ces résultats, les chercheurs prévoient de tester les peptides contre d’autres bactéries pathogènes et d’optimiser leur structure et leur activité pour renforcer leur potentiel thérapeutique.
Référence
Désextinction moléculaire d’anciens peptides antimicrobiens rendue possible par l’apprentissage automatique. Jacqueline RMA Maasch et al. Cell Host & Microbe, 28 juillet 2023. DOI : https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.07.001