Les maladies intestinales causées par des bactéries affectent de nombreuses personnes dans le monde, mais les agents pathogènes sont de plus en plus résistants aux antibiotiques et difficiles à surmonter. Désormais, des chercheurs de l’Université de Tel Aviv (TAU) ont créé une plateforme d’intelligence artificielle capable d’identifier les protéines spécifiques qui permettent aux bactéries d’infecter les intestins – une technique qui ouvre la voie à la création de médicaments intelligents pour neutraliser les protéines et prévenir les maladies sans en utilisant des antibiotiques.

L’étudiante au doctorat Naama Wagner et le professeur Tal Pupko, directeur de l’École de biomédecine et de recherche sur le cancer de la Faculté des sciences de la vie de TAU et du nouveau Centre pour l’intelligence artificielle et la science des données, ont mené la recherche. 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, tous deux à Londres, ainsi que de l’Université technique et du Centre national de biotechnologie de Madrid. Il vient d’être publié dans la prestigieuse revue Science sous le titre «Décryptage des réseaux effecteurs de pathogènes».

Ces maladies 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 «effecteurs» qui agissent pour contrôler les cellules saines – comme les pirates informatiques qui prennent le contrôle des serveurs informatiques en utilisant une combinaison de lignes de code. Mais jusqu’à présent, les scientifiques ne savaient pas quelle combinaison de protéines était celle qui brise les mécanismes de défense de la cellule. La nouvelle plateforme d’intelligence artificielle a identifié de nouveaux effecteurs dans les bactéries, qui ont été testés et validés expérimentalement. En conséquence, des expériences de 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 une maladie intestinale chez la souris, un parent de la bactérie E. coli qui cause une maladie intestinale chez l’homme, afin de ne pas travailler directement avec le pathogène humain», a déclaré 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 grâce à 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», a ajouté 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 », a poursuivi Pupko.

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«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 dans d’autres bactéries afin de mieux comprendre comment elles accomplissent leur mission dans les cellules cibles qu’elles attaquent », a-t-il conclu.



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