Leçon sur la Prédiction des conformations des protéines par IA. Prix Nobel de chimie 2024

La prédiction des conformations spatiales des protéines, c'est à dire les repliements de la chaîne peptidique en structure secondaire, tertiaire et quaternaire pour les proteines multimériques,représentent un grand soucis pour les biochimistes, les biophysiciens et les biologistes, du fait que cette structure spatiale détermine la fonction et l'activité biologique de la protéine qui interviennent dans tous les processus biologiques, du métabolisme (enzymes), des interactions cellulaires (connexines, integrines,cadherines, du transport transmembranaire (canaux ioniques, aquaporines, pompes,...) des communications intercelluaires (hormones peptidiques, peptides signal), de régulation des fonctions physiologiques (régulation hormonale, différenciation cellulaire, réplication de l'ADN, transcription maturation des ARNm division cellulaire,....), de réponses immunitaires (perforines, interleukines, anticorps,...). La dynamique et la mécanique moléculaires sont utilisés avec profit pour prédire les structures tertiaires et quaternaires des protéines ainsi que les méthodes de chimie quantique comme SCM, CNDO, DFT, MF,... . Les méthodes d'intelligence artificielle notamment les réseaux de neurones et les algorithmes de l'apprentissage automatique (Machine Learning) et l'apprentissage profond (Deep Learning), ont conduit à une révolution spectaculaire dans ce domaine grâce à la prédiction par criblage automatique Machine Screening des structures et des conformations spatiales des protéines. Les trois scientifiques Demis Hassabis, John Jumper et David Baker ont prédit la structure d'une centaine de milliers de protéines grâce à ces outils d'intelligence artificielle notamment Alpha Fold 2 qui est donc un logiciel doté de capacité déroutante d'apprentissage et qui les a permis de faire des prédictions à 90 % de précision. Ces découvertes ont avoir des retombées immédiates dans le domaine de la pharmacologie et la vaccinologie moléculaires, ainsi que pour la compréhension des processus biologiques à l'échelle des conformations spatiales des protéines et sans oublier la mise au point de nouveau matériau à base de protéines et la conception des protéines purement artificielles à partir d'acides aminés artificiels qui n'ont aucune existence dans la nature .Ces découvertes époustouflantes ont valu le prix Nobel de chimie de 2024 à ces trois brillants physico-chimistes et à la fois informaticiens de génie.

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