Les superbactéries tueuses ont-elles rencontré leur kryptonite ?
Un algorithme d’apprentissage automatique a identifié un nouveau composé antibiotique qui tue les souches de bactéries résistantes à tous les antibiotiques connus.
Et il le fait d’une manière que les bactéries pourraient trouver impossible de développer une résistance – résolvant ainsi l’un des plus grands problèmes de santé publique du 21e siècle.
Le modèle informatique d’IA, développé par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology, peut passer au crible plus de 100 millions de composés chimiques en quelques jours – et est programmé pour repérer les antibiotiques potentiels qui tuent les bactéries en utilisant des mécanismes différents de ceux des médicaments existants.
Plusieurs composés potentiels ont été découverts, mais l’un d’entre eux en particulier s’est révélé être un puissant tueur d’insectes.
Les scientifiques ont nommé la molécule « halicine », en l’honneur de HAL, l’effrayant système d’IA de 2001 : L’Odyssée de l’espace.
L’un des chercheurs a décrit la molécule « étonnante » comme « sans doute l’un des antibiotiques les plus puissants qui aient été découverts ».
Les scientifiques ont tendance à ne pas dire « comme, jamais », mais c’est l’essentiel de son enthousiasme.
La plupart des tests ont été réalisés dans des boîtes de pétri.
Toutefois, pour tester l’efficacité de la molécule chez les animaux, des souris ont été exposées à une souche ultra-résistante d’Acinetobacter baumannii.
Cette bactérie a affligé de nombreux soldats américains stationnés en Irak et en Afghanistan, provoquant dans certains cas de graves infections des poumons, du sang et du cerveau.
Une application du nouveau composé a complètement éliminé les infections en 24 heures.
Une rare bonne nouvelle
C’est une bonne nouvelle dans un espace de recherche qui est presque au point mort.
Comme l’a récemment rapporté The New Daily, les grandes entreprises pharmaceutiques ont abandonné la poursuite coûteuse du développement de nouvelles souches d’antibiotiques – parce qu’il n’y a pas d’argent dans ce domaine – laissant la population mondiale à la merci de maladies auparavant traitables.
L’Organisation mondiale de la santé, en levant le drapeau sur la question, a noté un manque d’innovation bien nécessaire dans le petit nombre de nouvelles souches d’antibiotiques en cours de développement.
La recherche du MIT est innovante dans la mesure où le composé halicine, qui a été précédemment testé comme un médicament contre le diabète, semble tuer les bactéries d’une manière inédite.
Il perturbe apparemment la capacité de l’insecte à maintenir ce que l’on appelle un gradient électrochimique à travers leurs membranes cellulaires.
Ce gradient est nécessaire, entre autres fonctions, pour produire de l’Adénosine triphosphate (ATP) – des molécules que les cellules utilisent pour stocker de l’énergie. Lorsque le gradient se rompt, les cellules meurent.
Les chercheurs suggèrent que ce type de mécanisme de mise à mort pourrait être difficile pour les bactéries à développer une résistance, ce qui est une perspective alléchante.
« Nous voulions développer une plateforme qui nous permettrait d’exploiter la puissance de l’intelligence artificielle pour inaugurer une nouvelle ère de découverte de médicaments antibiotiques », a déclaré le Dr James Collins, professeur de génie médical au MIT, dans une déclaration préparée.
Notre approche a révélé cette étonnante molécule, qui est sans doute l’un des antibiotiques les plus puissants qui aient été découverts. »
Trouver le bon modèle d’IA
Le Dr Collins a déclaré qu’il y a une « crise croissante autour de la résistance aux antibiotiques, et cette situation est générée à la fois par un nombre croissant de pathogènes devenant résistants aux antibiotiques existants, et un pipeline anémique dans les industries biotechnologiques et pharmaceutiques pour de nouveaux antibiotiques. »
Selon un communiqué du MIT, les chercheurs ont conçu leur algorithme d’apprentissage automatique pour rechercher les caractéristiques chimiques qui rendent les molécules efficaces pour tuer E. coli.
Pour ce faire, ils ont entraîné le modèle sur environ 2500 molécules, dont environ 1700 médicaments approuvés par la FDA et un ensemble de 800 produits naturels.
Une fois le modèle entraîné, les chercheurs l’ont testé sur le Drug Repurposing Hub du Broad Institute, une bibliothèque d’environ 6000 composés qui a fait l’objet d’un précédent rapport sur les nouveaux médicaments contre le cancer du New Daily.
Le modèle a choisi la molécule maintenant connue sous le nom d’halicine qui était prédite pour avoir une forte activité antibactérienne et avait une structure chimique différente de tous les antibiotiques existants.
En utilisant un modèle d’apprentissage automatique différent, les chercheurs ont également montré que cette molécule aurait probablement une faible toxicité pour les cellules humaines.
Les chercheurs ont testé l’halicine contre des dizaines de souches bactériennes isolées de patients et cultivées dans des boîtes de laboratoire, et ont constaté qu’elle était capable d’en tuer un grand nombre qui résistent aux traitements, notamment une forme de tuberculose multirésistante, et des agents pathogènes qui sévissent couramment dans les hôpitaux.
Dans cette étude, les chercheurs ont constaté que E. coli n’a développé aucune résistance à l’halicine pendant une période de traitement de 30 jours.
En revanche, les bactéries ont commencé à développer une résistance à l’antibiotique ciprofloxacine dans un délai de un à trois jours, et après 30 jours, les bactéries étaient environ 200 fois plus résistantes à la ciprofloxacine qu’elles ne l’étaient au début de l’expérience.
Les chercheurs prévoient de poursuivre les études sur l’halicine, en travaillant avec une société pharmaceutique ou une organisation à but non lucratif, dans l’espoir de la développer pour une utilisation chez l’homme.