Grâce à la technologie de l’intelligence artificielle, des chercheurs ont identifié un traitement prometteur de la cystinose, une maladie rénale rare, en adaptant le médicament existant, la rapamycine. L’étude a révélé un lien entre la maladie et la protéine mTORC1, que la rapamycine a permis de réguler efficacement dans des modèles de cellules et d’organismes, rétablissant ainsi l’activité lysosomale et les fonctions cellulaires. D’autres études cliniques sont nécessaires pour valider ces résultats.
L’intelligence artificielle joue un rôle de plus en plus important dans la découverte de médicaments. Les progrès dans l’utilisation des Big Data, des algorithmes d’apprentissage et des ordinateurs puissants ont maintenant permis aux chercheurs de l’Université de Zurich (UZH) de mieux comprendre une maladie métabolique grave.
La cystinose est une maladie rare du stockage lyosomal qui touche environ 1 nouveau-né sur 100 000 à 200 000 dans le monde. La cystinose néphropathique (non inflammatoire), la forme la plus courante et la plus grave de la maladie, se manifeste par des symptômes de maladie rénale au cours des premiers mois de la vie, conduisant souvent à une insuffisance rénale avant l’âge de 10 ans.
« Les enfants atteints de cystinose souffrent d’une maladie dévastatrice et multisystémique, et il n’existe actuellement aucun traitement curatif », explique Olivier Devuyst, chef du groupe Mechanisms of Inherited Kidney Disorders (MIKADO) et codirecteur du programme prioritaire de recherche universitaire ITINERARE à l’UZH.
Les chercheurs de l’UZH ont travaillé avec Insilico Medicine, une société qui utilise l’IA pour la découverte de médicaments, afin de découvrir le mécanisme cellulaire sous-jacent à la maladie rénale de la cystinose. En s’appuyant sur des systèmes modèles et sur la plateforme PandaOmics d’Insilico, ils ont identifié les voies pathologiques et les cibles thérapeutiques prioritaires dans les cellules de la cystinose. Leurs résultats ont révélé une association causale entre la régulation d’une protéine appelée mTORC1 et la maladie.
Alessandro Luciani, l’un des responsables du groupe de recherche, explique : « Nos recherches ont montré que le stockage de la cystine stimule l’activation de la protéine mTORC1, ce qui entraîne une altération de la différenciation et de la fonction des cellules tubulaires rénales. »
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Un médicament prometteur identifié pour le traitement
Les patients atteints de cystinose ayant souvent besoin d’une greffe de rein pour restaurer leur fonction rénale, il est urgent de trouver des traitements plus efficaces. En utilisant la plateforme PandaOmics, l’équipe de recherche de l’UZH s’est donc lancée dans la recherche de médicaments existants qui pourraient être réaffectés à la cystinose. Pour ce faire, elle a analysé la structure des médicaments, les enzymes cibles, les effets secondaires potentiels et l’efficacité dans les tissus affectés. La rapamycine, médicament déjà autorisé, a été identifiée comme un candidat prometteur pour le traitement de la cystinose. Des études menées sur des systèmes cellulaires et des organismes modèles ont confirmé que le traitement par la rapamycine rétablissait l’activité des lysosomes et restaurait les fonctions cellulaires.
Olivier Devuyst et Alessandro Luciani sont optimistes quant aux développements futurs : « Bien que les avantages thérapeutiques de cette approche nécessitent des investigations cliniques supplémentaires, nous pensons que ces résultats, obtenus grâce à une collaboration interdisciplinaire unique, nous rapprochent d’une thérapie réalisable pour les patients atteints de cystinose. »
Participants à l’étude
Des scientifiques de l’Université de Zurich (UZH), de la Faculté de médecine de l’UCLouvain à Bruxelles, du Microsoft Research-University of Trento Centre for Computational and Systems Biology et de la société Insilico Medicine ont participé à l’étude. La Cystinosis Research Foundation des États-Unis et le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) ont financé l’étude.
Référence : « L’exportation de cystine lysosomale régule la signalisation mTORC1 pour guider la spécialisation du destin des cellules épithéliales rénales » 14 juillet 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-39261-3