Prof. Pedro Beltrao, Institut de biologie systémique moléculaire, ETH Zurich

Le professeur Pedro Beltrao et son équipe ont pour objectif de comprendre les bases génétiques des maladies humaines ou des différences de caractéristiques telles que la taille ou le poids. Pour ce faire, ils se concentrent sur les conséquences cellulaires de la variation génétique. Outre les méthodes expérimentales, l'équipe utilise des méthodes assistées par ordinateur comme l'apprentissage automatique. Le décryptage de la manière dont la variation génétique entraîne des modifications des caractéristiques constitue la base de nouveaux types de thérapies. Nous avons pu poser quelques questions au professeur Beltrao.

1. Ces dernières années, vous vous êtes intéressé à l'impact des variations génétiques sur le développement des maladies. Comment expliqueriez-vous ce sujet au public?

Pedro Beltrao: Il s’agit d’un vaste domaine de recherche aux multiples aspects. L’une des bases importantes, à mon avis, est que le coût du séquençage d'un génome a rapidement baissé. La détermination de la séquence de l'ensemble de l'information génétique d'un être humain pourrait bientôt coûter moins de 100 francs. Cela signifie que le séquençage deviendra bientôt un outil de diagnostic bon marché pour toutes les maladies ayant une cause génétique possible.

Bien sûr, il y a de nombreuses maladies qui sont dues à l'environnement et au milieu auquel on est exposé. Mais il y a aussi beaucoup de maladies qui sont transmises génétiquement, c'est-à-dire par l'ADN. On peut citer comme exemple les maladies rares ou le cancer, où il existe une forte composante génétique. C'est justement dans le cas des maladies rares que le diagnostic par séquençage du génome est très rentable. De plus, le diagnostic peut, dans le cas idéal, conduire directement à une thérapie spécifique. Dans de tels cas, il est également très utile, du point de vue de l'ensemble du système de santé, que le séquençage du génome soit disponible en tant qu'outil de diagnostic standard.

2. Depuis le début de l'année, vous travaillez à « l'Institut de biologie systémique moléculaire » de l'EPF de Zurich. Quel a été jusqu'à présent l'impact de votre déménagement en Suisse et de votre activité à l'EPF sur votre recherche?

Pedro Beltrao: La Suisse est un endroit fantastique pour faire de la recherche. Mais ce n'est pas seulement un grand pays pour le travail, c'est aussi un grand pays pour la famille. La décision de venir en Suisse a donc été assez facile à prendre. Bien sûr, il est aussi important d'être connecté à la communauté scientifique mondiale, mais c'est plus simple que jamais aujourd'hui grâce à Internet.

Il y a cependant un aspect qui devrait changer : La vision de la génétique humaine et de son flux d'informations, c'est-à-dire les données des patients. Car le système de santé en est fortement influencé. La Suisse est un petit pays, c'est pourquoi les cohortes de patients sont petites et assez fragmentées. Les informations ne sont pas transmises d'un canton à l'autre; l'échange entre les différentes institutions et les établissements de santé est également souvent déficient.

Les patients devraient être conscients de ce que ce manque de flux de données signifie pour les soins de santé. Beaucoup de gens ne comprennent pas la valeur ajoutée de l'échange de données. Si, par exemple, la famille d'un enfant malade est informée de l'existence d'autres familles touchées par la même maladie, cela peut avoir une grande importance.

3. Quels sont, selon vous, les développements les plus importants dans votre domaine de recherche pour les prochaines années?

Pedro Beltrao: Non seulement le séquençage du génome, mais aussi de nombreuses autres analyses de laboratoire deviennent de plus en plus simples et abordables, par exemple le prélèvement d'un échantillon de sang et la mesure de différentes protéines. On peut analyser davantage de facteurs au moyen d'une seule mesure et se concentrer plus sur la question de l'interprétation.

Il y a également de nombreux développements dans le domaine de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle. Lorsque les chercheurs constatent par exemple qu'une certaine mutation est présente dans l'ADN d'une personne, ils souhaitent par ailleurs découvrir ce que cette mutation fait aux cellules de la personne concernée. De telles analyses sont déjà devenues beaucoup plus simples grâce aux développements dans le domaine de l'apprentissage automatique et pourront être encore plus optimisées à l'avenir.

Des méthodes d'IA (Intelligence Artificielle) améliorées permettent d'analyser avec précision ce qui change dans les protéines à l'intérieur des cellules. Cela permet aussi de trouver plus facilement des options de traitement. Je pense donc, comme je l'ai dit, que le séquençage du génome deviendra bientôt un outil de diagnostic de routine. Au rythme où les prix du séquençage de l'ADN baissent, c'est presque un développement autonome du point de vue de la santé publique. En ce qui concerne la protection de la vie privée et les préoccupations correspondantes des gens, c'est bien sûr une autre histoire. Mais je pense déjà que les tendances que nous voyons par exemple dans les pays scandinaves et au Royaume-Uni vont dans ce sens et que bientôt tout le monde fera séquencer son génome dans le cadre des données de santé standard.

4. Quel serait l'impact de ces développements sur le traitement des maladies (chroniques)?

Pedro Beltrao: De meilleurs diagnostics existent déjà, notamment dans le domaine des maladies rares. Mais les gens passent encore souvent par une série d'approches diagnostiques, et il faut assez longtemps pour découvrir quel est exactement le problème sous-jacent.

Je pense qu'un diagnostic plus rapide peut déjà en partie faire la différence, car dans certains cas, les possibilités de traitement sont alors très claires. Par exemple, s'il y a un déficit enzymatique, il suffit de supplémenter l'alimentation en conséquence. Mais bien sûr, ce n'est pas toujours aussi simple. Même si l'on a un diagnostic, il n'y a fréquemment pas encore de possibilités de traitement.

Dans la recherche, on parvient toutefois de mieux en mieux à modéliser les maladies en laboratoire. Les modèles de cellules organoïdes en sont un exemple. Il s'agit de structures ressemblant à des organes qui peuvent être créées en laboratoire. On peut modéliser en laboratoire une mutation particulière liée à une maladie en 3D. Puis, on peut l'analyser et tester des possibilités de traitement afin de mieux comprendre la maladie liée à la mutation. Il faudra encore un certain temps avant que des possibilités de traitement concrètes puissent être développées sur la base de telles analyses. Mais si l'on sait quels processus sont à l'œuvre dans une maladie, il est évidemment beaucoup plus facile de développer de nouvelles thérapies.

5. Qu'attendez-vous de la politique en ce qui concerne les conditions-cadres pour la recherche?

Pedro Beltrao: Il faudrait montrer à la population que la transmission d'informations génomiques et de données générales sur la santé à la recherche pourrait à l'avenir aider l'ensemble de la population. Je trouve parfois étrange que les gens soient constamment actifs dans les médias sociaux, où Facebook et Google, par exemple, peuvent presque tout découvrir sur eux parce qu'ils décident de partager leurs informations. Mais en même temps, ils s'inquiètent beaucoup de la transmission de leur génome ou d'autres données de santé aux chercheurs.

Les chercheurs eux-mêmes sont parfois préoccupés par le partage de leurs données, souvent pour des raisons professionnelles. Ils craignent que d'autres équipes puissent trouver une solution plus rapidement grâce aux données qu'ils ont collectées.

Il existe donc divers domaines dans lesquels nous avons besoin d'incitations pour le partage des données de santé - dans l'intérêt des patients et du système de santé dans son ensemble.