Le scientifique qui « ressuscite » les molécules néandertaliennes pour trouver de nouveaux antibiotiques

Dec 30, 2023

« Nous mourrons d’infections bactériennes résistantes aux antibiotiques dans les 10 à 20 prochaines années », déclare la généticienne Edith Heard. L’Organisation mondiale de la santé (OMS) met en garde depuis longtemps contre la menace posée par les micro-organismes imperméables aux traitements médicamenteux existants, qui, d’ici 2050, tueront environ 10 millions de personnes chaque année, dépassant ainsi le taux de mortalité du cancer. L'une des personnes en première ligne dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques est César de la Fuente, lauréat du Prix Princesse de Gérone pour la recherche scientifique et professeur de bio-ingénierie à l'Université de Pennsylvanie. De la Fuente combine l’intelligence artificielle et l’expertise et l’expérience de son équipe de recherche, le Machine Biology Group, pour découvrir et analyser des milliers de molécules au potentiel antibactérien. L'équipe recherche des spécimens vitaux dans des composés naturels, comme le venin de guêpe, ou dans la carte protéique du corps humain. Et maintenant, dans l’ADN ancien de nos ancêtres Néandertaliens et Dénisoviens, « ressuscitent » les molécules perdues par Homo sapiens au cours de notre évolution.

Il y a plus de cellules bactériennes dans le corps que de cellules humaines. L’une des caractéristiques les plus importantes des bactéries – les organismes les plus abondants sur la planète, responsables de tout, depuis la génération de plaque dentaire jusqu’au maintien de la fertilité de la terre – est leur capacité à développer une résistance aux antibiotiques. Cet exploit impressionnant menace cependant la vie de millions de personnes.

L'équipe de De la Fuente recherche des composés pour répondre à ce défi. En analysant le protéome – l’ensemble complet des protéines de l’organisme – ces chercheurs ont découvert 2 603 peptides (molécules constituées d’acides aminés) ayant des fonctions biologiques sans rapport avec le système immunitaire, mais possédant des caractéristiques anti-infectieuses.

De la Fuente, 37 ans et originaire de la ville portuaire espagnole de La Corogne, figure sur la liste Forbes des 50 meilleurs Espagnols récompensés et a été reconnu comme un chercheur distingué par l'American Chemical Society et le Massachusetts Institute of Technology. Son équipe, explique-t-il, travaille avec un processus connu sous le nom de « désextinction », ou récupération de composés du passé qui n'existent plus. "Nous avons développé un algorithme pour explorer le protéome humain en tant que source d'antibiotiques et avons découvert de nombreuses séquences de ce type, que nous appelons peptides cryptés", explique-t-il. « Cela nous a amené à postuler que ces séquences avaient été produites tout au long de l’évolution et jouaient un rôle dans le système immunitaire pour nous défendre contre les agents envahisseurs ou infectieux, tels que les bactéries. Nous avons donc décidé d’étudier le protéome de nos ancêtres les plus proches, à savoir les Néandertaliens et les Dénisoviens.

Le protéome de base a été rendu public grâce aux recherches de Svante Pääbo sur l'ADN ancestral qui a remporté le prix Nobel l'année dernière pour avoir identifié la génétique d'humains disparus. "Ce que nous avons fait", explique De la Fuente, "a été de développer un algorithme pour explorer ces données – ces protéomes humains – pour voir si nous pouvions trouver des antibiotiques codés dans les protéines."

De la Fuente dit que le concept a été inspiré par le film Jurassic Park. « L’idée du film était de redonner vie à des organismes entiers – des dinosaures. Mais cela pose beaucoup de problèmes éthiques, écologiques et techniques. Aujourd’hui, nous ne disposons pas de suffisamment d’informations génomiques pour ressusciter un dinosaure. Au lieu de cela, nous avons eu l’idée d’une désextinction moléculaire : plutôt que de ressusciter un organisme entier, nous essayons de faire revivre des molécules du passé pour nous aider à résoudre des problèmes actuels, comme la résistance aux antibiotiques.

La recherche de l'équipe, publiée dans la revue Cell Host & Microbe et revue par Nature, utilise les informations génomiques et protéomiques de l'ADN mitochondrial, à l'aide d'un algorithme conçu par l'équipe et de l'intelligence artificielle, pour trouver des molécules qui pourraient être utilisées comme antibiotiques potentiels.

"Le moment le plus fascinant a été lorsque nous avons ressuscité les molécules en utilisant une méthode connue sous le nom de synthèse chimique en phase solide", explique De la Fuente. "Nous utilisons le code que l'ordinateur nous fournit sur les acides aminés ayant une capacité antibiotique pour que les machines synthétisent chimiquement les molécules."