SIDA : quand un jeu en ligne aide la science !

SIDA : quand un jeu en ligne aide la science !

Trois semaines. C'est le temps qu'il aura fallu aux amateurs de Foldit [un jeu expérimental en ligne qui étudie le repliement des protéines] pour découvrir la structure en 3D d'une protéine impliquée dans la propagation d'une forme de SIDA du singe : un travail sur lequel planchaient les biochimistes depuis une quinzaine d'année ! Cette réussite, qui a fait l'objet d'une publication dans la revue Nature, ouvre de nombreux espoirs pour l'obtention d'un vaccin contre le SIDA chez l'homme.
 
 
Une protéine est un assemblade d'acides aminées assemblés en collier de perles
Une protéine est formée de petits acides aminés, assemblés en collier de perles
Des protéines, ces molécules formées par l'assemblage d'acides aminés, on en retrouve partout dans les êtres vivants : certaines auront un rôle dans la contraction musculaire, d'autres seront des anticorps… ou d'autres encore des enzymes. Une enzyme est une protéine qui rend possible ou accélère un processus biochimique. Pour prendre une image, si vous mettez des blancs d'œufs dans un saladier, vous pourrez rester des heures devant, vous n'obtiendrez pas des blancs en neige: pour cela, il faut un outil qui batte les œufs ! Dans un être vivant, l'enzyme est, de la même façon, un outil souvent indispensable pour qu'une réaction ait lieu. On dit alors que l'enzyme catalyse la réaction.
Schéma de fonctionnement d'une enzyme
Une enzyme peut catalyser des réactions, par exemple fragmenter des molécules. Une enzyme a une forme propre et un site d'action lui permettant de lier les molécules
Tout comme nous utilisons une grande variété d'outils adaptés à chaque travail, il existe une multitude d'enzymes spécialisées chacune pour une fonction particulière. On peut faire la différence entre les différentes enzymes d'après leur taille, ou l'ordre d'enchainement des acides aminés qui les constituent. Les acides aminés vont interagir entre eux, s'attirer, se lier, se repousser… et donner une forme caractéristique à chaque enzyme. L'obtention de cette forme est essentielle pour le fonctionnement de l'enzyme : si elle est dénaturée (modifiée), elle ne fonctionnera plus. Essayez donc de battre vos œufs avec une aiguille à tricoter !
 
Chez une espèce de macaque, les macaques rhesus, une enzyme particulière a été identifiée comme ayant un rôle dans la propagation d'une forme de SIDA que ces primates peuvent contracter. Cette enzyme, la protéase rétrovirale M-PMV, a un rôle majeur dans la maturation du virus et sa multiplication. Elle est donc une cible de choix pour les scientifiques qui tentent de trouver un remède au SIDA : en empêchant le fonctionnement de cette protéine, c'est la multiplication du virus dans le patient qui est enrayée !
 
Seulement voilà ; la protéase M-PMV a longtemps résisté aux biochimistes qui tentaient de comprendre sa structure tridimensionnelle, une donnée essentielle pour pouvoir trouver un produit capable de la bloquer.
 
Elle a toutefois fini par livrer ses secrets, depuis que le jeu en ligne Foldit (littéralement "plie le") en a fait un objet de défi. Crée en 2008, Foldit s'applique à résoudre des questions de repliement de protéines : sachant l'ordre des acides aminés formant une protéine et leurs interactions, les joueurs peuvent tenter de prédire la forme que prendra la protéine en 3 dimensions. Le score des joueurs est calculé par rapport à l'énergie requise pour maintenir la stabilité de cette conformation. Plus petite est cette énergie, plus stable sera la structure : c'est l'une des approches utilisées pour déterminer la forme des protéines.
 
Il existe des logiciels capables de chercher les possibilités à notre place, mais l'esprit humain semble faire preuve de plus d'instinct et meilleures compétences en 3D pour résoudre ce genre de tâches. A sa création, Foldit devait donc permettre aux chercheurs de comprendre les mécanismes cognitifs mis en jeu par les participants pour améliorer les logiciels. Fait amusant, les passionnés de Foldit ne sont pas tous spécialistes du domaine, loin de là ! Mais le regroupement en équipe, la communication entre joueurs et l'intelligente conception du jeu ont permis la participation de personnes d'horizons et d'âges divers.
 
Foldit utilise une modélisation des protéines pour étudier leur structure
La modélisation des protéines dans le programme Foldit permet aux joueurs de tester et d'en prédire différentes structures.
 
©Foldit
Et ce "jeu" expérimental a du succès : tout comme le programme de recherche extraterrestre SETI fait appel à des civils volontaires pour exploiter du temps de calcul sur leurs ordinateurs, Foldit a rassemblé une puissance cérébrale autour de challenges et concours divers, jusqu'à s'intéresser à un problème scientifique réel. De petits progrès en petits progrès, les joueurs sont parvenus à obtenir une structure de protéine suffisamment précise pour permettre aux chercheurs d'affiner et d'achever, en quelques jours seulement, le modèle vérifié ensuite par cristallographie à rayons X.
 
La conformation de la protéine a notamment révélé la présence d'un cache protégeant le site actif de l'enzyme -le soulèvement du clapet permettant à la protéine d'être active. Si les chercheurs parviennent à bloquer l'ouverture de ce clapet, l'enzyme serait alors inactive… et la multiplication du virus stoppée.
 
Bien-sûr, il reste de nombreuses étapes avant qu'un vaccin efficace sur l'homme soit obtenu, c'est toutefois un pas très encourageant qui vient d'être franchi dans la lutte contre le SIDA.
 
Le rôle majeur joué par Foldit dans cette découverte montre le pouvoir de la mise en commun de compétences humaines dans la résolution de problèmes scientifiques et techniques. L'ingéniosité des joueurs, relevée par les responsables de la recherche (qui ont cité les participants de Foldit en tant que co-auteurs), est selon eux une "force formidable" qui, bien guidée, révèle un potentiel que la science aurait tout intérêt à exploiter.
 
Un clapet recouvre en partie le site d'action de la protéase. En bloquant ce clapet, les chercheurs pourraient rendre la protéine inactive.
Représentation des protéases impliquées dans le SIDA, à gauche (a) chez l'humain et à droite (b) chez le singe. Le clapet (Flap) recouvre en partie le site actif de la protéase (ASC). Si les chercheurs parviennent à bloquer l'ouverture de ce clapet, ils rendront la protéase inactive. ©Firas Khatib et al.
 
En résumé...
 
Il n'aura fallu que 3 semaines aux participants du défi lancé par le jeu expérimental Foldit pour trouver la structure en 3D d'une protéine impliquée dans le SIDA des macaques rhesus.
Cette découverte, prometteuse pour les recherches contre le SIDA, prouve aussi de manière concrète les potentialité d'utiliser l'intelligence collective pour résoudre une tache complexe !
 
Liens et références :
 
- Khatib, F. et al., 2011. Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players. Nat Struct Mol Biol, published online 18 September 2011
 
- Site internet de Foldit
 
Articles liés :
Votre note : Aucun(e) Moyenne : 5 (3 votes)