Combattre l’ostéoporose avant qu’il ne commence

Détecter les signes de cette maladie débilitante avec l’IA avant que les os ne commencent à se casser

Melissa Formosa est une experte en ostéoporose à l’Université de Malte à Msida. Elle partage son histoire Alphafold.

À l’heure actuelle, la médecine dépend trop des techniques d’imagerie radiographique pour diagnostiquer l’ostéoporose. Il peut s’agir d’une maladie débilitante qui se développe lentement sur plusieurs années, affaiblissant les os et les rendant dangereusement fragiles. Ces outils radiographiques diagnostiques ont leurs propres limites, ne détectant l’ostéoporose qu’une fois qu’elle s’est déjà développée. Cela signifie qu’il est déjà trop tard pour le contrôler correctement.

Les gens ont tendance à considérer les os comme immuables, mais c’est une idée fausse. Ce sont en fait des organes très actifs, en tissu conjonctif renforcé avec du calcium et des cellules osseuses uniques, la plupart contenant également de la moelle osseuse dans laquelle les cellules sanguines sont fabriquées. Le tissu osseux est constamment reconstitué tout au long de nos vies, ces cellules spécialisées absorbant les anciens tissus et déposant de nouveaux tissus. Ces processus fonctionnent main dans la main pour maintenir un squelette sain et fort.

La nature complexe des os signifie qu’il existe de nombreux mécanismes différents par lesquels l’ostéoporose peut se développer. Les blessures de l’ostéoporose peuvent être très douloureuses et souvent débilitantes, nécessitant même des soins hospitaliers permanents dans certains cas, si quelqu’un se casse le dos par exemple.

La maladie affecte massivement les femmes âgées: une femme sur trois de plus de 50 ans reçoit un diagnostic d’ostéoporose, tandis qu’un homme sur cinq dans la même tranche d’âge souffrira d’ostéoporose. La recherche sur la façon et la raison pour laquelle la maladie se développe chez certaines personnes, mais pas dans d’autres, est souvent négligé par la recherche scientifique – mais il devient de plus en plus clair que l’ostéoporose a une composante génétique importante.

Prenez le gène WNT1, qui est actif dans les ostéoblastes, les cellules qui crée l’os. Les mutations de ce gène perturbent le processus de construction d’os, ce qui signifie que les personnes atteintes de cette mutation génétique ont des os cassants et souffrent d’une ostéoporose à début précoce. Les résultats comme ceux-ci sont importants pour démontrer que l’ostéoporose n’est pas – et ne peut plus être considérée comme – une maladie qui affecte uniquement les personnes âgées.

Pourtant, une fracture est encore souvent la première indication que l’ostéoporose est présente. Ce dont nous avons besoin, c’est de trouver des biomarqueurs – un test sanguin ou un gène ou une protéine identifié que nous pouvons rechercher chez ceux qui sont prédisposés, ou à haut risque de développer l’ostéoporose. Nous devons aider les gens à commencer à lutter contre la maladie avant même de commencer.

Pour nous aider à le faire, nous utilisons Alphafold dans le but de comprendre plus en détail les causes génétiques. Nous avons rapidement réalisé que cela pourrait révolutionner le traitement si nous l’avons utilisé pour développer une médecine personnalisée. Dans ce cas, un modèle capable de fournir des stratégies de prévention et de traitement sur mesure pour des groupes définis d’individus.

Quelqu’un atteint de la maladie pourrait alors faire séquencé son génome. Cette analyse génétique nous donnerait une meilleure idée si cette personne risque de se fracture dans un avenir proche et, surtout, permettait de prendre des mesures préventives. Cela pourrait également nous aider à comprendre la progression de la maladie et à permettre aux patients un contrôle davantage de décider quelle intervention leur convient le mieux. En fin de compte, l’objectif est de gérer l’ostéoporose dès le premier stade possible et de prévenir la progression, les fractures et la douleur et la débilitation qu’ils apportent.

Lorsque nous entrons dans la séquence d’acides aminés en logiciel Alphafold, il crée une image 3D de la structure des protéines et nous permet de comparer les structures protéiques codées par des gènes normaux et défectueux. Avec Alphafold, nous pouvons visualiser l’impact de mutations génétiques spécifiques, dont certaines ne peuvent provoquer des changements structurels subtils. D’autres induisent des déformations significatives à la protéine, réduisant sa capacité à fonctionner correctement, contribuant à la maladie.

En fin de compte, nous visons à développer de simples tests sanguins pour les jeunes adultes pour aider à prédire la maladie et à trouver de nouveaux gènes et protéines associés à la maladie afin que nous puissions développer de meilleurs médicaments pour le traiter. La détection précoce et l’introduction de médicaments personnalisés pourraient signifier que l’ostéoporose peut être gérée beaucoup plus efficacement. Des millions de vies pourraient être considérablement améliorées.

Ce type d’IA devient au cœur de notre travail et sera essentiel aux futurs chercheurs dans ce domaine. Nous avons enfin une chance d’obtenir une longueur d’avance sur cette maladie débilitante – c’est inestimable.