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Le MIT découvre un nouvel antibiotique surpuissant grâce à un modèle d'apprentissage automatique

Des chercheurs du MIT annoncent avoir mis au point une nouvelle molécule antibiotique, l'Halicin, capable de tuer des bactéries habituellement résistantes aux antibiotiques les plus puissants. Une découverte rendue possible par l'utilisation d'un modèle d'apprentissage automatique. Cette avancée boostera peut-être la recherche biomédicale, au ralenti à cause du montant prohibitif des investissements financiers requis.
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Le MIT découvre un nouvel antibiotique surpuissant grâce à un modèle d'apprentissage automatique
Le MIT découvre un nouvel antibiotique surpuissant grâce à un modèle d'apprentissage automatique © Unsplash/CDC

La résistance des bactéries aux antibiotiques constitue aujourd'hui une menace mondiale pour la santé humaine, la santé animale et l'environnement. Elle peut compliquer le traitement d'une infection, même bénigne en apparence, y compris chez une personne en bonne santé. Une découverte d'un groupe de recherche du Massachusetts Institute of Technology (MIT) pourrait changer les choses.

 

Ils ont découvert une nouvelle molécule antibiotique baptisée "Halicin" capable de tuer des bactéries habituellement résistantes aux antibiotiques les plus puissants. Et le tout grâce à un modèle d'apprentissage automatique, sans avoir à investir des sommes colossales. Leurs travaux ont été publiés dans la revue scientifique Cell le 20 février 2020.

 

Prédire le comportement de la molécule

Testé sur plus de 6000 molécules différentes, le modèle d'apprentissage automatique est capable de déterminer quelle molécule est suffisamment efficace pour détruire telle ou telle bactérie. Il peut également prédire le comportement de la molécule grâce à une cartographie de sa structure biologique.

 

Testée en laboratoire, l'Halicin a réussi à tuer de nombreuses bactéries comme le Clostridium difficile, l'Acinetobacter baumannii, et le Mycobacterium tuberculosis. Seule la bactérie Pseudomonas aeruginosa lui a résisté. La molécule a également été testée sur deux souris infectées par A. baumannii, une bactérie qui a infecté de nombreux soldats américains en Irak et en Afghanistan et qui résistait à tous les antibiotiques. Les souris ont été guéries en 24 heures.

 

Les boîtes de Pétri du haut renferment la bactérie Escherichia coli traitée avec de l’Halicin. Elle ne se développe pas. Celles du bas renferment la même bactérie avec un antibiotique traditionnel. Elle se développe très facilement. Crédit : MIT

 

Chimiquement, la molécule Halicin a un fonctionnement un peu particulier. Elle détruit la capacité d'une bactérie à maintenir son gradient électrochimique, qui lui est indispensable pour produire les molécules qui stockent son énergie, appelées l'adénosine-triphosphate (ATP). Sans cette énergie, la bactérie meurt car elle n'a plus les moyens de muter suffisamment pour réussir à résister aux anticorps.

 

Suite à cette première découverte, les scientifiques ont confronté l'algorithme à une base de données beaucoup plus grande. Le modèle a trouvé 23 nouveaux antibiotiques. Pour l'instant, les chercheurs envisagent de poursuivre les études sur l'Halicin, en collaboration avec une entreprise pharmaceutique ou une organisation à but non lucratif, dans l'espoir de mener rapidement des tests sur l'être humain.

 

Réduire le temps et les coûts

"Nous voulions développer une plate-forme permettant d'exploitant la puissance de l'intelligence artificielle pour ouvrir une nouvelle ère de découverte de médicament antibiotique", a expliqué James Collins, bioingénieur et coauteur de l'étude. En effet, cette découverte va sûrement booster la recherche biomédicale. Au cours des dernières décennies, très peu de nouveaux antibiotiques ont été développés et les rares nouveautés restent des variantes de médicaments déjà existants. Les méthodes de recherche actuelles demandent un investissement financier très important et prennent beaucoup de temps.

 

Dans le secteur biomédical, l'IA montre de plus en plus son utilité. Début février 2020, la start-up britannique Exscientia annonçait le démarrage des essais cliniques sur l'être humain d'un médicament créé grâce à un algorithme. Début septembre 2019, c'est la start-up américaine de biotechnologie Insilico Medicine qui, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Toronto, a identifié un potentiel traitement de la fibrose en seulement 46 jours.

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