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Café des sciences inattendu à Taulé

 

Un groupe de personnes de Champagne-Ardenne était invité en région Bretagne cette semaine par Jean-Yves Roche. Outre l’activité touristique, ils ont participé à deux activités particulières, la première ludique d’un tournoi de bridge, l’autre culturelle en assistant à un café des sciences. Celui-ci s’est révélé très animé par une pluie de questions pertinentes à la suite de l’exposé de Robert Bellé, professeur émérite de Sorbonne Université, sur l’intérêt considérable et grandissant des découvertes des deux derniers Prix Nobel de médecine et de chimie. Ils ont profité des qualités scientifiques et pédagogiques pour comprendre l’intérêt de la découverte des microARNs (PN de médecine) et de l’apport de l’intelligence artificielle  (PN de chimie) pour assimiler les régulations physiologiques et pathologiques. Le professeur a souligné l’immense intérêt de l’association de deux disciplines, biologie et IA dans les nouvelles recherches très productives, dont environ 200 000 articles scientifiques de rang A depuis 2005 et les nombreux essais cliniques déjà en cours dans les domaines du cancer, du Parkinson ou de l’Alzheimer. L’exposé s’est terminé par une coupe de champagne pour saluer le dernier café des sciences du Professeur et par un repas au Relais des Primeurs de Taulé.

Résumé de la conférence 

Les grandes avancées scientifiques permises par les derniers prix Nobel de médecine et de chimie.

D’une part, la découverte des effets universels sur les régulations biologiques des « micro ARNs » et d’autre part la résolution de la structure des protéines par IA.

 

1)    Régulation de l’expression des gènes rôle des « microARNs ».

Dans toutes cellules il y a l’ADN (les gènes) véritable mémoire des êtres vivants et les protéines, codées par l’ADN résultant en un réseau de 3000 protéines différentes présentes dans chaque type de cellule d’un organisme assurant son fonctionnement spécifique. Les cellules du foie, du cerveau ou du cœur ne font pas les mêmes fonctions grâce aux réseaux spécifiques de protéines présentes à un moment donné.  Or toutes les cellules d’un organisme ont les mêmes ADNs. La grande question de l’explication de la vie est donc de comprendre comment ces mêmes ADNs conduisent à un instant à des réseaux particuliers dans chacune de leurs cellules. Cela s’appelle la régulation de l’expression des gènes (principes compris dans les années 1950 (PN de Wolf, Monot, Jacob)).

      Un intermédiaire entre ADN et protéine est connu depuis les années 1950. Il s‘agit de l’ARN « messager ». Une première régulation importante est donc le réseau des ARNs « messagers » dans les cellules, parce que les 3000 protéines présentes à un instant donné ne peuvent provenir que de ces ARNs messagers.

            La grande nouveauté qui a valu le Prix  Nobel est l’existence de tout petits ARNs (d’où le nom micro) et qui peuvent détruire spécifiquement un ARNmessager et donc arrêter la production de la protéine correspondante.

            S’il intervient sur une protéine dont l’activité est positive sur une autre, alors cette deuxième résulte en un processus bloqué. S’il intervient sur une protéine dont l’activité est de bloquer un processus, alors le résultat sera l’inverse et libérera un processus.

            En résumé, un micro ARN donné élimine toujours son  ARN cible et résulte en la perte d’un processus ou au contraire la révélation d’un autre au niveau du réseau de protéines.

            Comme la fabrication d’un ARN à partir de l’ADN s’appelle la transcription, cette partie du mécanisme s’appelle la régulation transcriptionnelle. Lorsque un microARN est en jeu, il s’agit alors de la régulation POST-transcriptionnelle. La fabrication d’une protéine à partir de son ARN messager s’appelle la traduction .

Globalement nous avons donc un jeu d’ADNs (tous identiques dans une cellule d’un organisme), un réseau d’ARNsmessagers selon le type de cellules, un réseau de 1000 possibles microARNs et in fine un réseau de protéines.

Les constituants sont connus dans beaucoup d’organismes. Les détails NON du fait du nombre quasi-infini de possibilités.

Le fonctionnement est désormais abordable grâce à l’IA qui peut manipuler un nombre considérable d’éléments. (dernier PN de chimie). Dans une pathologie, la première question est qu’est-ce qui est touché ? L’ADN ? des mRNAs ? des protéines etc. Nous connaissons du siècle dernier beaucoup des éléments et de leurs interactions, ce siècle sera celui des mécanismes dans les cellules normales et pathologiques.

2)    L’IA pour résoudre la structure 3D d’une protéine.

L’activité de toute protéine quelle qu’elle soit dépend de sa structure 3D. Exemple simpliste : une protéine a une forme de clef, une autre de serrure. Elles vont s’unir et quelque chose va être modifié.

Avant ce PN il fallait entre 4-10 ans pour aboutir à la structure  3D d’une protéine. Il fallait avoir la protéine pure en assez grande quantité, réussir à obtenir un cristal puis analyser ce cristal aux Rayons X et encore beaucoup de travail pour aboutir à une structure 3D. Le paradoxe est que la structure linéaire est facile à obtenir à partir de l’ADN ou de l’ARN. Le codage des protéines à partir de l’ADN est universel ! Or il est assez aisé d’avoir la séquence primaire de l’ADN et donc avec ce codage obtenir la séquence primaire de la protéine. Il était impossible de déduire la structure 3D par calcul du fait du nombre de combinaisons. La structure 3D est une toute autre histoire ! L’IA a résolu ce problème pour la première fois : obtenir la St 3D à partir de la séquence primaire uniquement par le calcul IA.

 

En conclusion. Les microARNs sont des régulateurs nouveaux. Ils sont démontrés avoir un rôle dans les cancers, l’alzheimer, le parkinson etc., donc des possibilités phénoménales dans la solution à de nombreuses pathologies grâce à l’apport conjoint récent de l’IA. L’IA dont les premières applications spectaculaires en biologie sont l’obtention de la st 3D de protéines. (dernier PN de chimie).