Des scientifiques ont construit des protéines fonctionnelles avec un acide aminé en moins, grâce à l'IA
Le vivant utilise vingt acides aminés pour fabriquer chaque protéine de chaque organisme. Des chercheurs se sont demandé si ces vingt acides aminés étaient vraiment tous indispensables, et ont utilisé l'intelligence artificielle pour le découvrir. La réponse ouvre des perspectives inattendues en conception de médicaments et en biologie du vieillissement.
Vingt acides aminés. C'est l'alphabet du vivant, les briques moléculaires à partir desquelles chaque protéine de chaque organisme connu est assemblée. Les protéines font presque tout : elles alimentent les réactions cellulaires, transmettent des signaux entre les tissus, défendent contre les infections et maintiennent l'intégrité structurelle des cellules. L'universalité de ce code à vingt lettres est l'une des caractéristiques les plus frappantes de la biologie. Mais une étude publiée dans Science suggère qu'il n'est pas aussi indispensable qu'il y paraît.
À l'aide d'intelligence artificielle générative, la même famille de technologie qui sous-tend les grands modèles de langage, mais appliquée aux séquences de protéines, des chercheurs ont conçu des protéines fonctionnelles excluant totalement l'un des vingt acides aminés. Ces protéines sont restées stables, correctement repliées et fonctionnelles. L'acide aminé exclu était la cystéine, une brique impliquée dans la formation de ponts disulfures, des liaisons chimiques qui confèrent aux protéines rigidité et stabilité structurelles.
Pourquoi supprimer une brique change quelque chose pour la médecine
La cystéine est chimiquement réactive. Elle tend à former des liaisons indésirables avec d'autres molécules, ce qui peut poser des problèmes lors de la fabrication de médicaments à base de protéines et compromettre leur stabilité dans l'organisme. Les protéines conçues sans cystéine sont chimiquement plus simples, potentiellement plus stables et plus faciles à produire à grande échelle. Pour l'industrie biopharmaceutique, ce n'est pas un avantage anodin : cela pourrait se traduire par une production de médicaments plus fiable et des traitements plus performants.
En biologie du vieillissement, la pertinence est plus profonde. Les dommages aux protéines et leur mauvais repliement sont des mécanismes centraux du vieillissement biologique et de nombreuses maladies liées à l'âge, de la maladie d'Alzheimer à celle de Parkinson. L'accumulation de protéines endommagées ou mal repliées est l'une des caractéristiques du vieillissement cellulaire. Des protéines thérapeutiques conçues avec une meilleure stabilité chimique, moins vulnérables à certaines formes de dommages, pourraient donner des médicaments biologiques plus robustes et plus efficaces dans des tissus vieillis.
L'IA comme moteur de conception en biologie
L'étude illustre aussi un changement plus large en biologie. Jusqu'à récemment, concevoir de nouvelles protéines fonctionnelles était un travail laborieux : les scientifiques devaient comprendre comment les séquences d'acides aminés déterminent la structure en trois dimensions, puis modifier manuellement des variantes. L'IA générative peut désormais produire et tester des milliers de protéines candidates par calcul, avant qu'une seule soit synthétisée en laboratoire. Ce n'est pas simplement un gain de vitesse : c'est un changement qualitatif de ce qui devient possible.
Reste à savoir si un alphabet à dix-neuf acides aminés sera un jour largement utilisé dans le développement de médicaments ou en biologie synthétique. L'étude démontre néanmoins quelque chose d'important : les hypothèses fondamentales sur ce dont le vivant a besoin pour fonctionner sont plus flexibles que ne le laisse supposer l'universalité du code biologique.