Bioinformatique : un algorithme désactive les gènes responsables du vieillissement
La bioinformatique est un champ de recherche multi-disciplinaire où travaillent de concert biologistes, médecins, informaticiens, mathématiciens, physiciens et bioinformaticiens, dans le but de résoudre un problème scientifique posé par la biologie. Appliquer ces recherche pour ralentir le viellissement est un des défis de la médecine du 21 ème siècle. « La plupart des algorithmes utilisés en bioinformatique tentent de trouver des cibles de médicaments qui tuent les cellules, pour traiter le cancer ou les infections bactériennes par exemple », explique Keren Yizhak. « Notre algorithme est le premier dans notre domaine à rechercher une cible médicamenteuse non pas pour tuer des cellules, mais pour les transformer d’un état pathologique en un corps sain ».
Le laboratoire du Prof. Ruppin est en tête de file dans le domaine de plus en plus développé de la modélisation métabolique à l’échelle du génome, branche qui a pour but de décrire le métabolisme des cellules vivantes à l’aide d’équations mathématiques sous forme de différents modèles numérisés qui servent de laboratoires numériques. L’algorithme développé par Keren Yizhak et son équipe, appelé « algorithme de transformation métabolique » ou MTA, peut relever des informations sur les deux états métaboliques, « pathologique » et « sain », et prévoir les changements environnementaux ou génétiques nécessaires pour passer de l’un à l’autre.
Utilisant des levures, dont l’ADN est, étonnamment, similaire à celui de l’être humain, elle a appliqué son algorithme pour « prédire » les gènes à désactiver pour que l’expression génétique à l’intérieur de la cellule d’une vieille levure ressemble à celui d’une jeune. Certains des gènes identifiés par l’algorithme étaient déjà connus pour prolonger la durée de vie des levures lorsqu’ils sont désactivés. Parmi les autres gènes qu’elle a trouvés, Keren Yizhak en a envoyé sept à tester dans un laboratoire de l’Université de Bar-Ilan. Là, les chercheurs Orshay Gabay et Haim Cohen ont découvert que la désactivation de deux de ces gènes, GRE3 et ADH2, étend de manière significative la durée de vie de la levure.
« On s’attendait à ce qu’environ trois pour cent des gènes de la levure agisse sur sa durée de vie », a déclaré la doctorante. « Nous avons obtenu 10 fois la fréquence attendue. Ces résultats sont donc très encourageants ».
Pour parfaire son test, la doctorante a appliqué l’algorithme MTA à une information métabolique humaine. MTA a pu identifier un ensemble de gènes capable de transformer entre 40 et 70 pour cent des différences entre l’information génétique « jeune » et « vieille » dans quatre études de cas différentes. Même s’il n’existe actuellement aucun moyen de vérifier les résultats chez les humains, la plupart de ces gènes identifiés par l’algorithme sont connus pour prolonger la durée de vie chez les levures, les vers et les souris.
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