Le coronavirus est peut-être nouveau, mais la nature a donné il y a longtemps aux humains les outils pour le reconnaître, au moins à l'échelle microscopique: des anticorps, des protéines immunitaires en forme de Y qui peuvent s'accrocher aux agents pathogènes et les empêcher de s'infiltrer dans les cellules.

Des millions d'années d'évolution ont fait de ces protéines les armes de lutte contre les maladies qu'elles sont aujourd'hui. Mais en l'espace de quelques mois, une combinaison d'intelligence humaine et machine a peut-être battu Mère Nature à son propre jeu.

Anticorps anti-coronavirus Bon. Mieux les molécules fabriquées à la machine ?

À l'aide d'outils informatiques, une équipe de chercheurs de l'Université de Washington a conçu et construit à partir de zéro une molécule qui, lorsqu'elle est opposée au coronavirus en laboratoire, peut l'attaquer et le séquestrer au moins aussi bien qu'un anticorps. Lorsqu'il est vaporisé sur le nez des souris et des hamsters, il semble également protéger les animaux contre les maladies graves.

Cette molécule, appelée mini-liant pour sa capacité à glisser sur le coronavirus, est suffisamment petite et stable pour être expédiée en masse à l'état lyophilisé. Les bactéries peuvent également être conçues pour produire ces mini-liants, ce qui les rend potentiellement non seulement efficaces, mais aussi bon marché et pratiques.

Le produit de l’équipe en est encore aux tout premiers stades de développement et ne sera pas commercialisé de si tôt. Mais pour l’instant, "cela semble très prometteur", a déclaré Lauren Carter, l’un des chercheurs à l’origine du projet, dirigé par le biochimiste David Baker. Finalement, des personnes en bonne santé pourraient être en mesure de s'auto-administrer les mini-liants sous forme de spray nasal et potentiellement de garder à distance toutes les particules de coronavirus entrantes.

"L'application la plus élégante pourrait être quelque chose que vous gardez sur votre table de chevet", a déclaré Mme Carter. "C'est un peu le rêve."

Les mini-liants ne sont pas des anticorps, mais ils contrecarrent le virus de manière globalement similaire. Le coronavirus pénètre dans une cellule en utilisant une sorte d'interaction serrure-clé, ajustant une protéine appelée pointe - la clé - dans un verrou moléculaire appelé ACE-2, qui orne l'extérieur de certaines cellules humaines. Les anticorps fabriqués par le système immunitaire humain peuvent interférer avec ce processus.

De nombreux scientifiques espèrent que des imitations produites en masse de ces anticorps pourraient aider à traiter les personnes atteintes de Covid-19 ou les empêcher de tomber malades après avoir été infectées. Mais beaucoup d'anticorps sont nécessaires pour freiner le coronavirus, surtout si une infection est en cours. Les anticorps sont également onéreux à produire et à livrer aux gens.

Pour développer une alternative moins capricieuse, les membres du laboratoire Baker, dirigé par le biochimiste Longxing Cao, ont adopté une approche computationnelle. Les chercheurs ont modélisé comment des millions de protéines hypothétiques conçues en laboratoire interagiraient avec le pic. Après avoir séquentiellement éliminé les mauvais résultats, l'équipe a sélectionné les meilleurs parmi le groupe et les a synthétisés en laboratoire. Ils ont passé des semaines à basculer entre l'ordinateur et le banc, bricolant des conceptions pour faire correspondre la simulation et la réalité aussi étroitement que possible.

Le résultat était un mini-liant entièrement fait maison qui se collait facilement au virus, a rapporté l'équipe dans Science le mois dernier.

"Cela va plus loin que la simple construction de protéines naturelles", a déclaré Asher Williams, ingénieur chimiste à l'Université Cornell qui n'a pas participé à la recherche. Si adapté à d'autres fins, le Dr Williams a ajouté, "ce serait une grande victoire pour la bioinformatique. "

L'équipe est maintenant en train de jouer avec des algorithmes d'apprentissage en profondeur qui pourraient apprendre aux ordinateurs du laboratoire à rationaliser le processus itératif d'essais et d'erreurs de conception de protéines, donnant des produits en semaines au lieu de mois, a déclaré le Dr Baker.

Mais la nouveauté de l'approche mini-liant pourrait aussi être un inconvénient. Il est possible, par exemple, que le coronavirus mute et devienne résistant au D.I.Y. molécule.

Daniel-Adriano Silva, biochimiste de la société biopharmaceutique Neoleukin, basée à Seattle, qui a déjà suivi une formation avec le Dr Baker à l'Université de Washington, a peut-être proposé une autre stratégie qui pourrait résoudre le problème de la résistance.

Son équipe a également conçu une protéine qui peut empêcher le virus d'envahir les cellules, mais leur D.I.Y. molécule est légèrement plus familière. Il s'agit d'une version plus petite et plus robuste de la protéine humaine ACE-2 - une protéine qui a une emprise beaucoup plus forte sur le virus, de sorte que la molécule pourrait potentiellement servir de leurre qui éloigne le pathogène des cellules vulnérables.

Développer une résistance serait vain, a déclaré Christopher Barnes, biologiste structurel au California Institute of Technology qui s'est associé à Neoleukin sur leur projet. Une souche de coronavirus qui ne pourrait plus être liée par le leurre perdrait probablement également sa capacité à se lier à la réalité, la version humaine de l'ACE-2. "C'est un coût de remise en forme important pour le virus", a déclaré le Dr Barnes.

Les mini-liants et les leurres ACE-2 sont tous deux faciles à fabriquer et ne coûteront probablement que quelques centimes par dollar par rapport aux anticorps synthétiques, qui peuvent porter des prix de plusieurs milliers de dollars, a déclaré Mme Carter. Et alors que les anticorps doivent être conservés au froid pour préserver leur longévité, le D.I.Y. les protéines peuvent être conçues pour fonctionner très bien à température ambiante ou dans des conditions encore plus extrêmes. Le mini-liant de l’Université de Washington "peut être bouilli et c’est toujours OK", a déclaré le Dr Cao.

Cette durabilité rend ces molécules faciles à transporter et à administrer de diverses manières, peut-être en les injectant dans la circulation sanguine comme traitement d'une infection en cours.

Les deux molécules de conception engagent également toutes les deux le virus dans une compression extrêmement serrée, permettant à moins de faire plus. "Si vous avez quelque chose qui lie bien cela, vous n’avez pas à en utiliser autant", a déclaré Attabey Rodríguez Benítez, biochimiste à l’Université du Michigan qui n’était pas impliqué dans la recherche. "Cela signifie que vous en avez plus pour votre argent."

Les deux groupes de recherche explorent leurs produits comme des outils potentiels non seulement pour lutter contre l'infection, mais aussi pour la prévenir carrément, un peu comme un vaccin de courte durée. Dans une série d'expériences décrites dans leur article, l'équipe Neoleukin a embué leur leurre ACE-2 dans le nez des hamsters, puis a exposé les animaux au coronavirus. Les hamsters non traités sont tombés dangereusement malades, mais les hamsters qui ont reçu le spray nasal s'en sont bien mieux sortis.

Mme Carter et ses collègues mènent actuellement des expériences similaires avec leur mini-classeur et constatent des résultats comparables.

Ces résultats pourraient ne pas se traduire chez les humains, ont averti les chercheurs. Et aucune des deux équipes n'a encore trouvé un moyen parfait d'administrer ses produits aux animaux ou aux humains.

En bout de ligne, il peut encore y avoir des opportunités pour les deux types de protéines de conception de travailler ensemble - sinon dans le même produit, du moins dans la même guerre, alors que la pandémie fait rage. "C’est très complémentaire", a déclaré Mme Carter. Si tout se passe bien, des molécules comme celles-ci pourraient rejoindre l'arsenal croissant de mesures de santé publique et de médicaments déjà en place pour lutter contre le virus, a-t-elle déclaré: "C'est un autre outil que vous pourriez avoir."

Inscrivez-vous au Bulletin d'information Science Times.]