Vers le diagnostic précoce des maladies neurodégénératives avec la détection par nanopores et l'IA

La Prof. Chan Cao, Département de Chimie Analytique et Minérale de l’Université de Genève, en collaboration avec une équipe de l’EPFL, a développé une nouvelle méthode permettant de détecter diverses modifications de protéine en combinant l’utilisation de la détection par nanopore et l’intelligence artificielle. Ce type de méthode peut aider au diagnostic précoce de maladie neurodégénérative tel que la maladie de Parkinson et le développement de nouvelles thérapies. Ce travail fait l’objet d’une publication dans ACS Nano et fait également la couverture du journal.

Détection par nanopore : un courant électrique est généré par le passage d’une molécule unique au sein du pore d'échelle nanométrique. Figure reproduite depuis ACS Nano 2024, 18, 2, 1504-1515, disponible sous licence CC-BY-SA 4.0.

UN NOUVEAU GROUPE AU SEIN DU DÉPARTEMENT DE CHIMIE ANALYTIQUE ET MINÉRALE

Récemment installé à l’Université de Genève, le groupe de la Prof. Chan Cao est spécialisé sur le développement de l'analyse de single bio-molécules, notamment à l'aide du développement de la détection par nanopore. Cette approche est basée sur la lecture d’un courant électrique généré par le passage d’une molécule unique lorsque cette dernière passe à travers un pore d'échelle nanométrique. Ces pores sont soit des assemblages biologiques de protéines intégrées dans une membrane lipidique, soit fabriqués à l'aide d'un matériau à l'état solide. Le développement de la technologie des nanopores vise à concevoir des capteurs à haute résolution pour la détection de molécules cibles dans des matrices complexes, ainsi que le séquençage de novo de biopolymères. La Prof Chan Cao a, dans le passé, notamment montré comment cette technologie permet la lecture de données encodées dans des macromolécules synthétiques. 

DÉTECTION DE MODIFICATION DE PROTÉINE À DES CONCENTRATIONS PICOMOLAIRES

Dans cette nouvelle publication, les chercheurs/euses s’intéressent aux modifications covalentes post-translationnelles (MPTs) subit par les protéines. Ces MPTs influencent presque tous les aspects d’une cellule allant de la signalisation cellulaire à la pathogenèse. Certaines de ces MPTs sont utilisées comme biomarqueurs pour certaines maladies neurodégénératives, mais leur détection demeure particulièrement difficile. En combinant la détection par nanopores et l’intelligence artificielles, l’étude a permis de détecter des MPTs sur la protéine alpha-synucléine, protéine clé dans le développement de la maladie de Parkinson, à très faible concentration. 

AVANCÉES PROMETTEUSES POUR LE DIAGNOSTIC ET LE TRAITEMENT DES MALADIES NEURODÉGÉNÉRATIVES

Cette démonstration, dans des conditions comparables aux conditions cliniques, montre la pertinence des technologies d’analyse basées sur des nanopores pour le diagnostic précoce de maladie.

Cette démonstration suscite un grand optimisme en raison de la polyvalence des nanopores dans la détection de nombreux types de MPTs. Au-delà du diagnostic, ce type de méthode peut également faciliter le développement de nouvelles thérapies contre la maladie de Parkinson et d’autres maladies neurodégénératives.