L’IA ouvre une nouvelle voie à la recherche sur l’ADN

Lorsqu’une cellule humaine se divise, son ADN doit être répliqué avec précision – c’est essentiel pour notre santé. Si la réplication de l’ADN contient des erreurs, des maladies graves peuvent survenir. De fait, on estime que jusqu’à deux tiers des cancers sont causés par une accumulation d’erreurs dans la réplication de l’ADN.

En raison de son importance pour la santé humaine, la réplication de l’ADN est devenue un domaine très étudié de la recherche biomédicale. Si nous parvenons à mieux comprendre comment les cellules régulent avec précision la réplication de l’ADN – et pourquoi il arrive qu’elles ne le fassent pas –, nous pourrons faire de grands progrès dans la prévention et le traitement des maladies, en améliorant le bien-être des gens et en sauvant des vies.

Sur 30 années de recherche sur l’ADN, une énigme persistante concernant le comportement d’un complexe protéique MCM et son rôle dans la réplication de l’ADN a divisé les scientifiques du monde entier. Les chercheurs restaient perplexes face aux faits paradoxaux liés aux protéines MCM, au point que l’on a fini par parler du « paradoxe MCM », qui était demeuré non résolu jusqu’à ce jour.

La D^re Hana Polasek-Sedlackova, scientifique primée, a récemment réalisé plusieurs découvertes passionnantes dans le domaine de la réplication de l’ADN. L’une d’entre elles consiste à avoir résolu le paradoxe MCM grâce à l’utilisation de la station de criblage à haut contenu scanR d’Evident, une plateforme d’imagerie modulaire basée sur un microscope et alimentée par la technologie d’apprentissage profond TruAI™.
Auparavant, les protéines MCM actives n’avaient jamais été visualisées sur le site de synthèse de l’ADN à l’intérieur d’une cellule, même si l’on savait qu’elles jouaient un rôle majeur dans la réplication de l’ADN ; en revanche, un excès de protéines MCM inactives était visible (d’où le « paradoxe »).

Grâce à l’imagerie scanR à haut contenu, ainsi qu’au marquage et au suivi des protéines MCM, M^me Polasek-Sedlackova et son équipe ont réussi à visualiser l’activité des protéines MCM et ont découvert que les MCM inactives en excès agissent comme des sites naturels de pause de la réplication (NRPS), réduisant ainsi au minimum les erreurs lors de la réplication de l’ADN.^1,2 Le paradoxe a été élucidé, et M^me Polasek-Sedlackova a découvert que les NRPS représentent une nouvelle cible attrayante pour le traitement du cancer.

« Le système scanR a joué un rôle essentiel dans la résolution du paradoxe MCM, a déclaré Mme Polasek-Sedlackova. J’ai été particulièrement impressionnée par sa capacité à fournir une analyse non biaisée et entièrement automatisée des processus cellulaires. Étant donné la crise actuelle de la reproductibilité dans le monde de la recherche scientifique, je crois fermement que les chercheurs doivent utiliser des outils qui leur permettent d’obtenir et d’analyser des données de manière entièrement automatisée, et ce, afin d’obtenir une représentation non biaisée des processus cellulaires. »

Bien qu’elle apprécie de nombreuses caractéristiques du système scanR, M^me Polasek-Sedlackova se dit surtout impressionnée par le lien unique entre l’acquisition et l’analyse automatisées, qui lui permet d’effectuer une analyse multiparamétrique des images acquises en temps réel.

« L’avènement de l’IA a permis de repousser les limites de l’analyse d’images, a-t-elle déclaré. Le module d’apprentissage profond TruAI du système scanR a considérablement élargi mon champ de recherche. Auparavant, je me concentrais principalement sur l’analyse de cellules individuelles au sein de grandes populations de lignées de cellules humaines cultivées. Maintenant, grâce au module TruAI, nous pouvons réaliser, par exemple, une analyse extrêmement précise des cellules individuelles dans des images de coupes d’organe. »

Références bibliographiques

1. POLASEK-SEDLACKOVA, H., MILLER, T.C.R., KREJCI, J., RASK, M.-B., LUKAS, J. « Solving the MCM paradox by visualizing the scaffold of CMG helicase at active replisomes », Nat Commun., 14 octobre 2022 ; 13(1):6090. doi : 10.1038/s41467-022-33887-5. PMID : 36241664; PMCID : PMC9568601. https://www.nature.com/articles/s41467-022-33887-5.

2. SEDLACKOVA, H., RASK, M.-B., GUPTA, R., CHOUDHARY, C., SOMYAJIT, K., LUKAS, J. « Equilibrium between nascent and parental MCM proteins protects replicating genomes », 21 octobre 2020, Nature News, https://www.nature.com/articles/s41586-020-2842-3.