Actuellement, un domaine en recherche progresse à une vitesse phénoménale : le design de protéines par ordinateur, mis récemment en avant par le prix Nobel de chimie 2024. La capacité de concevoir des protéines totalement nouvelles, ouvre des possibilités révolutionnaires dans le domaine de la santé et de l’environnement.

En fonction du type et du nombre d’acides aminés, la protéine acquiert une forme spécifique dans l’espace. Ce phénome de « repliement » détermine la fonction de la protéine, comme le transport de molécules dans le sang, la digestion enzymatique, la réception et transmission de signaux. Au final, notre organisme rassemble près de 20 000 types de protéines différents. Le passage d’une séquence d’acides aminés à une forme 3D constitue un enjeu de recherche important, notamment pour mieux étudier certaines maladies causées par un mauvais repliement des protéines, dont des maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Parkinson.

L’INRAE, au travers d’une collaboration durable entre chercheurs en intelligence artificielle et modélisateurs moléculaires, a contribué à ces avancées au travers de méthodes de design basées sur une intelligence artificielle hybride, mêlant apprentissage et raisonnement, déjà mise en œuvre pour concevoir différentes nouvelles protéines, fonctionnelles, et caractérisées expérimentalement. Les méthodes développées par les chercheurs d’INRAE combinent pour cela 2 familles d’outils IA : l’apprentissage profond et le raisonnement automatique.

L’apprentissage profond est utilisé pour extraire les règles qui régissent la conception de protéines, en exploitant les séquences et structures de protéines naturelles, accumulées depuis des décennies par les biophysiciens dans la Protein Data Bank. Le raisonnement automatique est utilisé pour sa capacité à combiner ces règles apprises avec des lois fondamentales de la physique ou des directives du concepteur, pour identifier, très rapidement, les différentes protéines qui répondent à ces exigences parmi l’univers exponentiel des protéines possibles.

L’ensemble forme une IA générative, dite neuro-symbolique, capable de concevoir des protéines respectant précisément les consignes des designers. Les chercheurs ont montré que cette architecture est aussi capable d’apprendre à jouer parfaitement à des jeux logiques, tels que le sudoku, sans qu’on en explicite les règles, juste en observant des grilles résolues.

Source : INRAE

Voici quelques nouvelles de recherches qui établissent la corrélation entre le développement de cancers et la relation avec le système nerveux. Bientôt des médicaments de neurologie pour traiter le cancer ?

Depuis quelques années, les chercheurs ont découvert que ces cellules malignes avaient également la surprenante capacité de pouvoir détourner à leur profit le système nerveux pour voyager, se disséminer dans l’organisme et échapper aux défenses immunitaires.

1836 Jean CRUVEILHIER. Anatomopatholgiste français
Ce médecin et chercheur, qui fut titulaire de la première chaire d’anatomopathologie en 1836, rapporta minutieusement un cas célèbre dans lequel un cancer du sein avait envahi le nerf crânien responsable des mouvements du visage et de ses sensations. C’est l’une des premières descriptions rigoureuses connues d’une “invasion périneurale”, dans laquelle des cellules cancéreuses infiltrent les nerfs, puis se propagent.

1998 et 2008 Gustavo AYALA. Houston
Il plaça des nerfs de souris dans des boîtes contenant des cellules issues d’un cancer humain de la prostate et fut surpris de constater, 24 heures plus tard, que les nerfs commençaient à développer des ramifications (les neurites) en direction des cellules malignes. Une fois le contact avec ces cellules établi, Ayala observa que le cancer se déplaçait le long des nerfs jusqu’aux corps cellulaires neuronaux. En 2008, Ayala publia une nouvelle étude dans laquelle il montra que les tumeurs cancéreuses de la prostate prélevées sur des personnes ayant subi une intervention chirurgicale contenaient davantage d’axones (les fibres nerveuses qui prolongent les neurones) que des cultures provenant de prostates saines.

2017. Université de Stanford. Californie
Les gliomes sont électriquement actifs et sont également capables de se connecter aux circuits neuronaux et de recevoir des stimulations directement des neurones, ce qui favorise leur croissance. En enregistrant et analysant l’activité cérébrale des malades, ces chercheurs ont découvert que les gliomes peuvent reconfigurer les connexions neuronales dans le cerveau, ce qui pourrait expliquer le déclin cognitif rapide observé chez les patients

2023 Claire MAGNON. INSERM. France
Publication d’un article remarqué montrant que des fibres nerveuses infiltraient les tumeurs de la prostate chez la souris. Plus étonnant encore, ce travail montrait que si ces connexions avec le système nerveux étaient interrompues, les tumeurs stoppaient leur développement.

Des travaux ultérieurs montrèrent que les cellules de la tumeur étaient capables de se transformer en cellules ayant des caractéristiques très proches de celles des neurones. En 2019, l’équipe de Claire Magnon montra que des cellules appelées « progéniteurs neuronaux » se déplaçaient dans le sang jusqu’aux tumeurs de la prostate, où elles s’installaient et se transformaient en neurones.

Université du Texas. HOUSTON
Les chercheurs ont découvert que le cancer est capable de contraindre les neurones à changer de propriétés. En étudiant un cancer oral chez la souris, ces chercheurs ont observé qu’un groupe de nerfs, qui relaient les sensations au cerveau, avaient acquis les caractéristiques d’un autre type de neurones, dits sympathiques. Or, cette transformation a pour effet de faciliter la croissance tumorale, car il a été montré que les nerfs sympathiques favorisent le développement de certains cancers.

NOUVELLES INDICATIONS DE MÉDICAMENTS

Ces découvertes récentes concernant les liens étroits et insoupçonnés entre cancer et système nerveux ouvrent de toutes nouvelles perspectives thérapeutiques et permettent également de mieux de comprendre pourquoi certains traitements actuels peuvent avoir des conséquences cérébrales et cognitives importantes.

2020 Australie
Utilisation du propanolol
En Australie, l’équipe de l’université Monash, dirigée par Erica Sloan, a publié une étude en 2020, qui a montré que le bêtabloquant propranolol pouvait effectivement réduire les risques de propagation du cancer du sein. Et en 2023, Erica Sloan a constaté que ce médicament augmentait l’efficacité d’une chimiothérapie couramment pratiquée.

Il est intéressant de rappeler qu’une étude publiée en 2018 et réalisée par des chercheurs américains du Roswell Park Comprehensive Cancer Center de Buffalo, avait déjà montré de manière convaincante, qu’après 5 ans d’immunothérapie, 70 % des patients recevant en plus le bêtabloquant propranolol étaient toujours en vie, contre seulement 25 % de ceux qui ne prenaient pas ce médicament. Ces chercheurs avaient souligné à l’époque que « Ces résultats montrent que réduire le stress, notamment via la voie des récepteurs adrénergiques β2, est susceptible d’augmenter l’efficacité des thérapies basées sur une modulation du système immunitaire contre le mélanome et peut-être d’autres cancers »

2024 Université de Columbia.
Antimigraineux Inhibiteurs CGRP
Pr Timotthy Wang avait déjà découvert que l’interruption du nerf vague chez des souris atteintes d’un cancer de l’estomac ralentissait considérablement la croissance tumorale et augmentait le taux de survie. Bien que plusieurs types de neurones soient présents dans le nerf vague, ces scientifiques se sont focalisés dans leur étude sur les neurones sensoriels, qui ont réagi le plus fortement à la présence d’un cancer de l’estomac chez
Wang pense que les inhibiteurs du CGRP, utilisés pour traiter les migraines, pourraient potentiellement court-circuiter le cercle vicieux électrique entre les tumeurs et les neurones sensoriels. Et effectivement, l’étude montre que ces inhibiteurs du CGRP administrés à des souris atteintes d’un cancer de l’estomac peuvent réduire la taille des tumeurs et prolonger la survie des animaux traités.

Les chercheurs peuvent espérer qu’en utilisant toutes les ressources des nouveaux outils d’IA appliqués à la pharmacologie, la recherche sera en mesure d’identifier et de repositionner rapidement tous les médicaments agissant sur le système nerveux, susceptibles de pouvoir également combattre le cancer…

Source : RT Flash (article)