Des chercheurs australiens ont conçu une forme d'intelligence artificielle biologique, un système capable d'accélérer l'évolution moléculaire directement dans des cellules vivantes. Cette avancée, nommée PROTEUS, ouvre des perspectives inédites pour la médecine personnalisée et les thérapies géniques.
Contrairement aux méthodes traditionnelles limitées aux bactéries, PROTEUS opère dans des cellules de mammifères, reproduisant en quelques semaines un processus qui prendrait des durées bien plus longues dans la nature. Ce "moteur d'évolution" ciblé permet de concevoir des molécules sur mesure, adaptées à des enjeux biologiques.
PROTEUS: un accélérateur d'évolution cellulaire
Le système repose sur l'évolution dirigée, une technique primée par un Nobel en 2018. PROTEUS en reprend le principe tout en contournant les limites des modèles bactériens. Les cellules de mammifères offrent un environnement plus proche de l'humain, ce qui est essentiel pour des applications médicales.
Pour éviter les biais, les scientifiques ont utilisé des particules virales chimériques. Ce mélange de deux virus distincts garantit la stabilité du système. Les cellules testent ainsi des millions de variants moléculaires, sélectionnant les plus efficaces.
Les résultats, publiés dans
Nature Communications, montrent que PROTEUS peut perfectionner des mécanismes biologiques déjà connus. Par exemple, il a généré une version améliorée de la protéine rtTA, augmentant sa sensibilité à un médicament d'un facteur 6. Ces optimisations illustrent son potentiel pour affiner des outils thérapeutiques.
Applications: de l'édition génétique à la détection du cancer
PROTEUS a déjà produit des nanocorps capables de repérer des dommages à l'ADN, un marqueur clé du cancer. Une mutation spécifique (S26P) a accru leur précision dans le noyau cellulaire, comme le révèlent des tests avec des agents chimiothérapeutiques.
Le système pourrait aussi perfectionner CRISPR ou les vaccins à ARNm. En ajustant des molécules thérapeutiques directement dans des cellules humaines, il évite les écueils des modèles simplifiés. Son caractère open source encourage une adoption large par la communauté scientifique.
Les chercheurs explorent désormais son adaptation à d'autres types cellulaires. À terme, PROTEUS pourrait permettre de cibler des tissus ou maladies spécifiques, combinant rapidité et pertinence physiologique.
Pour aller plus loin: qu'est-ce que l'évolution dirigée ?
L'évolution dirigée reproduit en laboratoire les mécanismes clés de la sélection naturelle - mutations aléatoires et pression sélective - mais de manière accélérée et ciblée. Contrairement à l'évolution naturelle qui opère sur des échelles de temps géologiques, cette technique permet d'obtenir des biomolécules optimisées en quelques semaines seulement. Les chercheurs peuvent ainsi "faire évoluer" des enzymes, des anticorps ou d'autres protéines pour leur donner des propriétés spécifiques.
Cette approche a été transformée par les travaux de Frances Arnold, récompensés par le Nobel de Chimie en 2018. Son équipe avait démontré qu'on pouvait guider l'évolution des protéines pour obtenir des enzymes industrielles plus stables ou plus actives. Aujourd'hui, l'évolution dirigée est utilisée pour développer des biocarburants, des détergents écologiques ou des médicaments plus efficaces.
La grande innovation de PROTEUS réside dans son application à des cellules de mammifères, un environnement bien plus complexe que les bactéries traditionnellement utilisées. Le système peut ainsi produire des molécules parfaitement adaptées au fonctionnement du corps humain. Cette avancée ouvre la voie à des thérapies plus précises et à des outils de diagnostic plus fiables.