Cicatriser plus vite, cela devrait bientôt être possible. Et ce, en partie grâce à certains modèles d’intelligence artificielle qui, selon Jad Eid, professeur de biophysique et de bio-informatique à l’École de Biologie Industrielle (EBI), pourraient contribuer à d’importantes trouvailles dans le domaine de la régénération cellulaire. Explications.
La peau du protagoniste vient d’être abimée, coupée. À l’écran, apparaît une plaie béante, d’un rouge vif, que le spectateur imagine douloureuse et nécessitant des semaines avant de guérir. Puis, soudainement, comme par magie, la plaie se referme. Cette image, ce fantasme de cicatrisation éclaire se retrouve dans maintes oeuvres projetant l’humanité dans le futur, de Star Wars à Star Trek en passant par Fondation ou Dragon Ball Z. A notre époque, enfin, nombreuses sont les recherches visant à faire du rêve une réalité.
Faire mieux
Dans l’histoire de la recherche mondiale, il a d’abord fallu comprendre comment les tissus se régénèrent. Que lorsqu’un tissu est endommagé, les cellules ne sont par exemple par capables de le réparer toute seule. Professeur à l’École de Biologie Industrielle, Jad Eid explique que les cellules s’appuient sur les signaux présents dans ce qu’on appelle la matrice extracellulaire, un réseau tridimensionnel de macromolécules extracellulaires qui constitue la charpente des tissus. « Elle se trouve autour et entre les cellules, développe Eid. Elle contient des protéines de différents types qui adhèrent les unes aux autres, permettant ainsi la fermeture de la plaie et la reconstruction du tissu. Une petite plaie se referme généralement au bout de quelques jours. Avec les protéines produites dans notre laboratoire, dans des modèles expérimentaux, on peut améliorer et potentiellement accélérer certaines étapes de la réparation tissulaire. » Formée d’un réseau dense de protéines et de sucres qui soutient physiquement les cellules, la matrice fournit aussi des informations essentielles qui permettent aux cellules de s’orienter, de s’agréger ou de migrer. Pour Jad Eid, la matrice joue un rôle comparable à celui « d’une cartographie biologique. Elle indique aux cellules où aller, comment se fixer et quelles fonctions activer pour que la réparation tissulaire puisse se dérouler correctement. »
Déblayer le chemin
Mais parfois, ces mécanismes échouent à complètement régénérer les tissus. Quand on lui demande ce qui cloche dans le processus, Jad Eid répond d’abord que l’une des protéines clés à la réparation tissulaire porte le nom de fibronectine. «C’est une grande protéine qui ne contient pas seulement la zone où les cellules vont intégrer ensemble mais plusieurs zones, définit-il. Le problème est que la zone capable de faire adhérer les cellules ensemble est, du fait de l’organisation de la matrice, peu accessible. Elle est comme masquée. » C’est à ce niveau-là que les chercheurs de l’EBI ont décidé d’intervenir. Dans leur laboratoire, les scientifiques ont développé « des protéines recombinantes plus petites qui ne comportent plus que cette zone d’adhésion, enchaîne Eid. Qui envoient aux cellules les bons signaux, au bon endroit et au bon moment, afin de relancer un processus de réparation insuffisant ou défaillant. » Au laboratoire, les chercheurs identifient, dans des protéines naturelles, les régions qui permettent aux cellules de s’accrocher, de se déplacer vers une zone à réparer ou de recevoir un signal pour activer la cicatrisation. «Puis, ils modifient le gène, le ré-assemblent et crée ainsi une molécule. Pour prédire leur forme en 3D, on utilise des modèles d’IA. Parce que c’est, sinon, difficile. L’IA permet aussi de prédire les interactions des protéines. Cela permet de guider la conception, puis on confirme expérimentalement avec des tests biologiques. »
Pansements bioactifs
Pour Jad Eid, ces recherches pourraient mener au développement d’implants intelligents, « de pansements bioactifs ou de thérapies personnalisées capables de dialoguer avec les cellules du patient. » Quand cela pourrait-il être possible ? « On a obtenu des résultats encourageants à l’échelle du laboratoire, in vitro,répond l’intéressé. À l’échelle informatique, à l’aide de l’IA, ces interactions ont également été validées. Maintenant, il faut passer à l’échelle in vivo, tester à l’échelle des souris. Ça ne commencera pas avant un an. On ne peut pas faire ça à l’EBI mais on cherche des partenaires. » De potentiels partenaires lisent-ils ces lignes ? Le futur vous attend.
