Découvrir de nouveaux médicaments grâce à Darwin

Publié par Isabelle le 08/12/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Des chimistes de l'UNIGE ont développé une nouvelle technique de sélection d'assemblages de molécules, permettant de trouver rapidement et à moindres coûts les meilleures combinaisons pour chaque protéine à combattre.


Représentation d'un assemblage de petites molécules (en bleu ciel) reconnaissant la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) PD-L1 (en jaune).

Notre corps doit sans cesse se défendre contre des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) et des virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...). Il possède donc des millions d'anticorps différents, amenés à reconnaître l'ennemi et à déclencher la meilleure réponse (En théorie des jeux, la meilleure réponse est la stratégie ou l'ensemble de...) immunitaire possible. Les scientifiques s'inspirent de ces anticorps pour cibler des protéines à des fins thérapeutiques et perturber leurs fonctions nocives. Toutefois, identifier les petites molécules qui fonderont la base du médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant...) est un processus long et fastidieux.

Des chimistes de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) ont mis au point (Graphie) une technique inspirée de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de l'évolution darwinienne: l'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les...) des meilleures combinaisons et la génération de la diversité permettent à la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) de trouver une solution à chaque nouveau problème. Ils ont créé une nouvelle méthodologie qui génère rapidement des millions de combinaisons de petites molécules grâce à des processus d'assemblage programmés par l'appariement d'ADN, permettant de trouver en deux semaines la meilleure combinaison (Une combinaison peut être :) possible pour contrer une protéine cible. Ces résultats, à lire dans la revue Nature Chemistry, vont permettre d'ouvrir un nouvel espace encore non exploité pour la création de médicaments.

Le fonctionnement des médicaments est fondé sur la reconnaissance moléculaire d'une protéine cible impliquée dans la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...), afin de la désamorcer. Pour ce faire, les scientifiques utilisent des criblages à haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne...) qui permettent d'identifier quelle molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) pourrait constituer un médicament, en fonction de la protéine visée. Depuis une dizaine d'années, la technique a été améliorée grâce à l'encodage des petites molécules avec des étiquettes ADN qui permettent de simplifier leur identification, l'ADN étant facile à décoder.

S'inspirer des forces évolutives darwiniennes pour trouver des assemblages performants

Aujourd'hui, des chimistes de l'UNIGE sont allé-es plus loin, en s'inspirant des théories de Darwin. "La biologie trouve toujours une solution à un problème, explique Nicolas Winssinger, professeur au Département de chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant l'étude scientifique de...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE et auteur de correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...) de l'étude. C'est le principe de l'évolution naturelle qui consiste à amplifier les meilleurs individus, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en générant de la diversité pour s'adapter et survivre à des conditions changeantes. C'est ce que nous avons mis en place pour les petites molécules." En effet, les scientifiques ont développé une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) qui génère de la diversité en créant plus de 100 millions d'assemblages de molécules via leur ADN, qu'ils et elles sélectionnent ensuite pour correspondre au mieux à une protéine particulière.

"Nous nous sommes inspiré-es des caractéristiques des anticorps qui reconnaissent les protéines pour les imiter sous forme de molécules plus simples et permettre ces assemblages en différentes combinaisons, dirigés par les séquences ADN", précise Nicolas Winssinger. Ces combinaisons sont ensuite sélectionnées et amplifiées à plusieurs reprises, afin de trouver la meilleure correspondance possible avec la protéine à combattre, le tout en une à deux semaines, contre des mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) voire une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) pour des criblages haut-débit traditionnels.

Une technique qui a fait ses preuves, facile à reproduire et peu chère

Afin de valider l'efficacité de cette méthodologie, l'équipe genevoise s'est intéressée à la protéine PD-L1, qui protège les cellules cancéreuses en se faisant passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) pour un élément du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) et détourner le système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de...). "Grâce à notre méthodologie, nous avons identifié rapidement un assemblage qui cible spécifiquement et désamorce PD-L1, confirmant que cela fonctionne avec efficacité", se réjouit Nicolas Winssinger.

Cette technique, simple à reproduire dans n'importe quel laboratoire au monde (Le mot monde peut désigner :), n'engage que quelques milliers de francs, contre des millions pour le criblage à haut débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...). "En exploitant les forces évolutives mises en exergue par Darwin, nous pouvons dorénavant améliorer nos assemblages de molécules et ouvrir un nouvel espace de combinaisons possibles qui n'a pas encore été exploité, afin de créer de nouveaux médicaments plus performants", conclut le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) genevois.

Publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) est publiée dans Nature Chemistry - DOI: 10.1038/s41557-021-00829-5

Contact:
Nicolas Winssinger - Professeur ordinaire. Département de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...). Faculté des sciences - Nicolas.Winssinger at unige.ch
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