Regardons des centaines de millions d'années dans le passé d'une protéine avec AlphaFold pour en savoir plus sur les débuts de la vie elle-même.
Pedro Beltrao est généticien à l'ETH Zurich en Suisse. Il partage son histoire AlphaFold.
En tant que scientifique, je m'intéresse à nos différences.
Plus précisément, je m'intéresse à la manière dont ces différences se produisent. Alors que de nombreuses personnes travaillent sur la façon dont les changements dans l’ADN entraînent des changements dans nos caractéristiques – par exemple, la prédisposition à certaines maladies, ou simplement la raison pour laquelle certaines personnes sont plus grandes que d’autres – nos recherches cherchent à comprendre pourquoi cela se produit.
En fin de compte, ce que nous aimerions avoir, c'est un modèle qui nous dise exactement comment une personne va changer, ou quels traits elle aura, si elle porte une mutation à un endroit particulier de son ADN.
Il y a un long chemin à parcourir pour construire cela.
La première étape consiste à découvrir quelles mutations dans l’ADN ne créent aucun changement. Pour cela, il faut se demander : est-ce que cela a un impact sur les protéines ou pas ? Ensuite, puisque les protéines travaillent ensemble pour remplir des fonctions, nous devons savoir comment cela fonctionne et comment ces fonctions se présentent. Cela peut signifier différentes choses selon qu’il s’agit d’une cellule cérébrale, d’une cellule rénale ou d’une cellule cutanée. Bien entendu, chaque organe est également différent. Il existe de nombreuses progressions et variables pour comprendre, d'une simple mutation à une protéine, un groupe de protéines, le tissu cellulaire lui-même, puis déterminer le comportement de l'organisme dans son ensemble.
Avant AlphaFold, nous avions des structures protéiques pour les protéines individuelles et les complexes – probablement environ 5 % des paires qui interagissent avaient une structure connue, par exemple. Maintenant, cela évolue rapidement. De plus, nous avons désormais une opportunité passionnante d’étudier l’évolution des protéines à l’origine de la vie.
Cette partie de notre recherche me semble particulièrement passionnante. Lorsque nous souhaitons remonter le temps pour observer l’évolution, nous procédons généralement en comparant les séquences entre les protéines de différentes espèces. Ce faisant, nous pouvons essayer de deviner à quoi ressemblait cette séquence dans le passé évolutif.
Sans structures protéiques, nous ne pouvons remonter que très loin dans le temps : il arrive un moment où nous perdons confiance dans l’apparence des choses il y a des centaines de millions d’années. En utilisant AlphaFold et en comparant la forme tridimensionnelle des protéines, il conserve le signal pendant une période prolongée car la structure 3D des protéines est conservée plus longtemps que la séquence qui code cette forme.
En conséquence, nous pouvons désormais retracer l’évolution des protéines sur des périodes plus longues de l’évolution et plus probablement déduire à quoi ressemblait la première cellule ancestrale en examinant à quoi ressemblaient les protéines pendant des centaines de millions d’années dans le passé.
Souvent, en science, il y a ces accumulations de changements progressifs, où de nouvelles technologies, méthodes ou systèmes s'accumulent au fil du temps ou évoluent lentement. Et de temps en temps, il y a des moments de transformation. Il ne fait aucun doute qu’AlphaFold a déclenché une période de transformation. C'est incroyablement excitant. Nous avons désormais l’opportunité d’en apprendre beaucoup plus sur la biologie humaine et sur les origines de la vie elle-même.
