Je vais vous parler des machines les plus incroyables au monde
et de ce que nous pouvons en faire.
Les protéines,
que vous voyez dans cette cellule,
remplissent l'essentiel des fonctions majeures de notre organisme.
Elles assimilent notre nourriture,
elles contractent nos muscles
elles font marcher nos neurones
et alimentent notre système immunitaire.
Tous les phénomènes biologiques –
presque tous –
sont créés par les protéines.
Les protéines sont des chaînes linéaires de composants appelés acides aminés.
La nature utilise un alphabet de 20 acides aminés,
dont certains noms vous sont peut-être familiers.
Sur cette image à l'échelle, chaque boule est un atome.
Les forces chimiques entre acides aminées créent ces longues molécules filiformes
qui se replient en des structures tridimensionnelles sans pareil.
Le phénomène de repliement,
qui peut sembler aléatoire,
est en fait très précis.
Chaque protéine se replie à chaque fois dans sa forme caractéristique
et le phénomène de repliement prend tout juste une fraction de seconde.
C'est la forme des protéines
qui leur permet de développer leurs remarquables fonctions biologiques.
Par exemple,
l'hémoglobine a une forme idéalement adaptée aux poumons
pour transporter une molécule d'oxygène.
Quand l'hémoglobine se déplace vers le muscle,
sa forme change légèrement
et l'oxygène ressort.
Les formes des protéines
et donc leurs remarquables fonctions,
sont entièrement décrites dans la séquence d'acides aminés de la chaîne de protéines.
Sur cette image, les lettres du dessus représentent chacune un acide aminé.
D'où viennent ces séquences ?
Les gènes dans votre génome déterminent les séquences d'acides aminés
de vos protéines.
Chaque gène code la séquence d'acides aminés d'une seule protéine.
La traduction entre ces séquences d'acides aminés
et les structures et fonctions des protéines
est appelé le problème de repliement des protéines.
C'est un problème très complexe
car une protéine peut adopter tellement de formes différentes.
En raison de cette complexité,
les humains n'ont pu exploiter le potentiel des protéines
qu'en apportant d'infimes changements aux séquences d'acides aminés
des protéines à l'état naturel.
C'est similaire au procédé utilisé par nos ancêtres de l'âge de pierre
pour fabriquer les outils en bois et en pierre
que nous avons trouvés dans le monde entier.
Mais les humains n'ont pas appris à voler en modifiant des oiseaux.
(Rires)
Grâce aux oiseaux, les scientifiques ont découvert les principes aérodynamiques.
Les ingénieurs les ont ensuite utilisés pour concevoir des machines volantes.
De la même manière,
nous travaillons depuis plusieurs années
pour découvrir les principes fondamentaux du repliement des protéines
et intégrer ces principes dans Rosetta, un programme informatique.
Nous avons beaucoup avancé ces dernières années.
Nous pouvons désormais concevoir des protéines à partir de zéro sur ordinateur.
Une fois la nouvelle protéine créée,
nous codons sa séquence d'acides aminés dans un gène synthétique.
Nous devons créer un gène synthétique
car, comme la protéine est complétement nouvelle,
aucun gène d'un organisme existant ne peut le coder.
Nos progrès dans la compréhension du repliement des protéines
et dans la façon de les concevoir,
associés à la diminution du coût de la synthèse de gènes
et à l'augmentation de la puissance de calcul selon la loi de Moore,
nous permettent désormais de concevoir des milliers de nouvelles protéines,
avec de nouvelles formes, de nouvelles fonctions,
par ordinateur,
et de coder chacune d'elles dans un gène synthétique.
Une fois que nous avons ces gènes synthétiques,
nous les mettons dans des bactéries
pour les programmer afin de fabriquer ces toutes nouvelles protéines.
On extrait ensuite les protéines
et on voit si elles fonctionnent comme nous les avons conçues
et si elles sont sûres.
C'est super de pouvoir produire de nouvelles protéines,
car malgré la diversité de la nature,
l'évolution n'a montré qu'une infime part de toutes les protéines possibles.
Je vous ai dit que la nature utilise un alphabet de 20 acides aminés,
une protéine type est une chaîne d'une centaine d'acides aminés,
le nombre total de possibilités est donc 20 fois 20 fois 20, multiplié par 100,
ce qui est un nombre de l'ordre de 10 à la puissance 130
C'est énormément plus que le nombre total de protéines
qui ont existé depuis le début de la vie sur Terre.
C'est cet espace incroyablement grand
que nous pouvons désormais explorer grâce à la conception informatique de protéines.
Les protéines qui existent sur Terre
ont évolué pour répondre aux problèmes rencontrés par l'évolution naturelle.
Par exemple, en répliquant le génome.
Mais nous rencontrons de nouveaux défis aujourd'hui.
Nous vivons plus vieux, de nouvelles maladies sont importantes.
Nous réchauffons et polluons la planète,
nous faisons donc face à une multitude de défis écologiques.
Si on pouvait attendre un million d'années,
de nouvelles protéines pourraient évoluer pour répondre à ces défis.
Mais on ne peut pas attendre des millions d'années.
A la place, grâce à la conception informatique de protéines,
on peut concevoir de nouvelles protéines pour relever ces défis dès aujourd'hui.
Notre idée audacieuse est de faire sortir la biologie de l'âge de pierre
grâce à la révolution technologique dans la conception des protéines.
On a déjà montré qu'on pouvait concevoir de nouvelles protéines
avec de nouvelles formes et fonctions.
Par exemple, les vaccins agissent en stimulant le système immunitaire
pour qu'il réagisse fortement contre un agent pathogène.
Pour créer de meilleurs vaccins,
nous avons conçu des particules de protéines
auxquelles nous pouvons fusionner des protéines d'agents pathogènes,
comme cette protéine bleue ici, du virus respiratoire syncytial ou VRS.
Pour fabriquer des vaccins potentiels
qui grouillent littéralement de protéines virales,
nous constatons que ces vaccins potentiels
produisent une réponse immunitaire beaucoup plus forte au virus
que tous les vaccins qui ont été testés jusqu'à présent.
C'est important car le VRS est actuellement l'une des principales causes
de la mortalité infantile dans le monde.
On a aussi conçu de nouvelles protéines pour décomposer le gluten dans l'estomac
pour la maladie cœliaque
et d'autres protéines pour stimuler le système immunitaire face au cancer.
Ces avancées sont le début de la révolution de la conception des protéines.
Nous avons été inspirés par une précédente révolution technologique :
la révolution numérique,
qui a pris place en grande partie grâce aux progrès réalisés au même endroit,
les laboratoires Bell.
Les laboratoires Bell avaient un environnement ouvert, collaboratif
et ont été en mesure d'attirer les meilleurs talents du monde entier.
Ce qui a conduit à une remarquable série d'innovations –
le transistor, le laser, la communication par satellite
et les bases d'Internet.
Nous voulons bâtir les laboratoires Bell de la conception de protéines.
Nous cherchons à attirer des scientifiques talentueux du monde entier
pour accélérer la révolution de la conception de protéines
et nous nous concentrerons sur cinq grands défis.
Premièrement, en prenant des souches de grippe du monde entier
et en les plaçant sur des particules de protéines conçues
comme je vous ai montré plus tôt,
nous avons l'intention de fabriquer un vaccin universel contre la grippe,
dont une injection donne une protection à vie contre la grippe.
La capacité de concevoir –
(Applaudissements)
La capacité de concevoir de nouveaux vaccins par ordinateur
est importante à la fois pour se protéger des épidémies naturelles de grippe
et également contre des actes intentionnels de bioterrorisme.
Deuxièmement, nous allons bien au-delà de l'alphabet limité de la nature
de seulement 20 acides aminés
pour concevoir de nouveaux traitements à des maladies comme la douleur chronique,
en utilisant un alphabet de milliers d'acides aminés.
Troisièmement, nous construisons des vecteurs avancés d'administration
pour cibler les médicaments vers leur destination précise dans le corps.
Par exemple, la chimiothérapie sur une tumeur
ou les thérapies géniques des tissus là où la réparation de l'ADN doit avoir lieu.
Quatrièmement, nous créons des thérapies intelligentes s'adaptant dans le corps
pour aller bien au-delà des traitements actuels,
qui sont vraiment des outils émoussés.
Par exemple, pour cibler un petit sous-ensemble de cellules immunitaires
responsables d'une maladie auto-immune,
et pour le distinguer de la vaste majorité des cellules immunitaires saines.
Enfin, inspirés par de remarquables matériaux biologiques
comme la soie, la coquille d'ormeau, la dent et bien d'autres,
nous concevons de nouveaux matériaux à base de protéines
afin de relever les défis énergétiques et écologiques.
Pour accomplir tout cela, nous développons notre institut.
Nous souhaitons attirer des scientifiques dynamiques, talentueux et variés
du monde entier, à toutes les étapes de leur carrière,
pour qu'ils nous rejoignent.
Vous pouvez aussi participer à la révolution de la conception des protéines
grâce à Foldit, notre jeu de pliage et de conception en ligne.
Ainsi qu'à travers Rosetta@home, notre projet informatique distribué,
que vous pouvez rejoindre depuis un ordinateur ou un smartphone Android.
Améliorer le monde grâce à la conception de protéines est l’œuvre de ma vie.
Je suis si impatient de ce que nous pouvons faire ensemble.
J'espère que vous vous joindrez à nous
et je vous remercie.
(Applaudissements et acclamations)