Détecter les signes de cette maladie débilitante grâce à l’IA avant que les os ne commencent à se briser
Melissa Formosa est experte en ostéoporose à l'Université de Malte à Msida. Elle partage son histoire AlphaFold.
À l’heure actuelle, la médecine dépend trop des techniques d’imagerie radiographique pour diagnostiquer l’ostéoporose. Il peut s’agir d’une maladie débilitante qui se développe lentement sur plusieurs années, affaiblissant les os et les rendant dangereusement fragiles. De tels outils radiographiques diagnostiques ont leurs propres limites, puisqu’ils ne détectent l’ostéoporose qu’une fois qu’elle est déjà développée. Cela signifie qu’il est déjà trop tard pour le contrôler correctement.
Les gens ont tendance à penser que les os sont immuables, mais c’est une idée fausse. Ce sont en fait des organes très actifs, constitués de tissu conjonctif renforcé de calcium et de cellules osseuses uniques, la plupart contenant également de la moelle osseuse dans laquelle sont fabriquées les cellules sanguines. Le tissu osseux se renouvelle constamment tout au long de notre vie, ces cellules spécialisées absorbant les anciens tissus et en déposant de nouveaux. Ces processus travaillent main dans la main pour maintenir un squelette sain et fort.
La nature complexe des os signifie qu’il existe de nombreux mécanismes différents par lesquels l’ostéoporose peut se développer. Les blessures causées par l'ostéoporose peuvent être très douloureuses et souvent débilitantes, nécessitant même des soins hospitaliers permanents dans certains cas, si quelqu'un se casse le dos par exemple.
La maladie touche majoritairement les femmes âgées : une femme sur trois de plus de 50 ans reçoit un diagnostic d'ostéoporose, tandis qu'un homme sur cinq dans la même tranche d'âge souffrira d'ostéoporose. La recherche scientifique sur comment et pourquoi la maladie se développe chez certaines personnes mais pas chez d’autres est souvent négligée par la recherche scientifique – mais il devient de plus en plus clair que l’ostéoporose a une composante génétique importante.
Prenez le gène WNT1, actif dans les ostéoblastes, les cellules qui créent les os. Les mutations de ce gène perturbent le processus de construction osseuse, ce qui signifie que les personnes porteuses de cette mutation génétique ont les os fragiles et souffrent d'ostéoporose précoce. De telles découvertes sont importantes car elles démontrent que l’ostéoporose n’est pas – et ne peut plus être considérée comme – une maladie qui touche uniquement les personnes âgées.
Pourtant, une fracture reste souvent le premier signe de la présence d’une ostéoporose. Ce dont nous avons besoin, c'est de trouver des biomarqueurs – un test sanguin ou un gène ou une protéine identifié que nous pouvons rechercher chez les personnes prédisposées ou présentant un risque élevé de développer l'ostéoporose. Nous devons aider les gens à commencer à combattre la maladie avant même qu’elle ne commence.
Pour nous aider à y parvenir, nous utilisons AlphaFold pour tenter de mieux comprendre les causes génétiques. On s’est vite rendu compte que cela pouvait révolutionner les traitements si on l’utilisait pour développer une médecine personnalisée. Dans ce cas, il s’agit d’un modèle capable de fournir des stratégies de prévention et de traitement sur mesure pour des groupes définis d’individus.
Une personne atteinte de la maladie pourrait alors faire séquencer son génome. Cette analyse génétique nous donnerait une meilleure idée si cette personne présente un risque de fracture dans un avenir proche et, surtout, permettrait de prendre des mesures préventives. Cela pourrait également nous aider à comprendre la progression de la maladie et permettre aux patients de mieux contrôler quelle intervention leur convient le mieux. En fin de compte, l’objectif est de gérer l’ostéoporose dès le stade le plus précoce possible et de prévenir la progression, les fractures ainsi que la douleur et l’affaiblissement qu’elles entraînent.
Lorsque nous saisissons la séquence d’acides aminés dans le logiciel AlphaFold, cela crée une image 3D de la structure protéique et nous permet de comparer les structures protéiques codées par les gènes normaux et défectueux. Avec AlphaFold, nous pouvons visualiser l’impact de mutations génétiques spécifiques, dont certaines ne peuvent provoquer que de subtils changements structurels. D’autres induisent des déformations importantes de la protéine, réduisant sa capacité à fonctionner correctement, contribuant ainsi à la maladie.
À terme, notre objectif est de développer des tests sanguins simples pour les jeunes adultes afin de les aider à prédire la maladie et de trouver de nouveaux gènes et protéines associés à la maladie afin de pouvoir développer de meilleurs médicaments pour la traiter. La détection précoce et l’introduction de la médecine personnalisée pourraient permettre de gérer l’ostéoporose beaucoup plus efficacement. Des millions de vies pourraient être considérablement améliorées.
Ce type d’IA devient central dans nos travaux et sera essentiel pour les futurs chercheurs dans ce domaine. Nous avons enfin une chance d'avoir une longueur d'avance sur cette maladie débilitante – cela n'a pas de prix.
