Nanomédecine et IA s'allient pour détecter des biomarqueurs rares du cancer de la prostate et de l'athérosclérose

L'intelligence artificielle (IA) et la nanomédecine s'associent pour identifier des biomarqueurs rares du cancer de la prostate et de l'athérosclérose Crédit : Michigan State University Imaginez un stade rempli de 75 000 supporters, tous vêtus de maillots blancs et verts, sauf une seule personne portant un maillot vert uni. Trouver cette unique individu serait une tâche ardue. C'est exactement ce que ressentent les chercheurs lorsqu'ils tentent d'identifier des marqueurs de maladies—appelés biomarqueurs—dans le sang. Sauf qu'au lieu d'un seul stade, ils doivent inspecter l'équivalent de 100 000 stades de données. Pour relever ce défi, une équipe de recherche issue de Michigan State University, en collaboration avec des scientifiques d'Augusta University, de l'Institut Karolinska et de Stanford University, a combiné les approches de la nanomédecine, de l'intelligence artificielle et de l'étude de la causalité. Leur objectif : trouver des biomarqueurs rares pour le cancer de la prostate métastatique et l'athérosclérose, qui entraîne l'obstruction des artères. Les résultats de leur étude ont été publiés récemment dans le Chemical Engineering Journal. "Les cellules affectées par une maladie sécrètent des protéines et autres biomolécules dans le sang," explique Morteza Mahmoudi, professeur agrégé au Département de radiologie et au programme de santé personnalisée (Precision Health Program) de la College of Human Medicine de Michigan State University. "Ces protéines offrent des indications précieuses sur l'état de santé ou la maladie d'un patient. En les collectant et en les analysant, on peut ouvrir la voie à des avancées majeures dans le développement de traitements médicaux personnalisés, également appelés médecine de précision." Pour magnifier les informations contenues dans les protéines plasmatiques les plus rares, l'équipe a introduit de petites particules, communément appelées nanoparticules, dans des échantillons de plasma. Ces particules, invisibles à l'œil nu, permettent d'enrichir les signaux faibles émis par les biomarqueurs peu abondants. Ensuite, les chercheurs ont utilisé l'IA et des méthodes d'analyse de la causalité pour interpréter les résultats. Cette approche hybride a permis l'identification de potentiels biomarqueurs pour le cancer de la prostate métastatique et l'athérosclérose. "Il s'agit d'une première mondiale : nous avons combiné la nanomédecine, le corona protéique, l'intelligence artificielle et l'analyse de la causalité afin d'identifier une cause sous-jacente aux maladies," précise Mahmoudi. "Cette découverte a le potentiel de révolutionner le dépistage précoce et d'accélérer le développement de thérapies ciblées pour le cancer de la prostate et l'athérosclérose." Parmi les contributeurs de ce projet figurent Mohammad Ghassemi, Borzoo Bonakdarpour et Liangliang Sun, chercheurs à Michigan State University, qui ont joué un rôle crucial dans cette étude. Leur travail collectif illustre la pertinence et l'efficacité de synergies entre différentes disciplines scientifiques pour affronter des défis complexes dans le domaine de la santé. Le procédé innovant développé par l'équipe consiste à enrichir les échantillons de plasma avec des nanoparticules, ce qui accentue les signaux émis par les protéines les plus rares. Grâce à l'IA, ces signaux amplifiés sont ensuite analysés pour distinguer les biomarqueurs potentiels, tandis que l'étude de la causalité permet de comprendre leur lien avec les maladies. Cette combinaison de technologies et de méthodes offre une nouvelle perspective dans le diagnostic et le traitement médical personnalisé. "L'approche intégrée que nous avons mise en place n'est pas seulement une avancée technique, mais elle représente également une rupture dans notre compréhension des mécanismes des maladies," souligne Mahmoudi. "En identifiant des biomarqueurs spécifiques, nous pouvons mieux cibler les traitements et améliorer la qualité de vie des patients." Le cancer de la prostate métastatique et l'athérosclérose sont deux conditions graves qui nécessitent des diagnostics précoces et des thérapies efficaces. La méthode de recherche développée par ce consortium international offre une promesse réelle pour le dépistage rapide et l'amélioration significative des soins de santé personnalisés. Les implications de cette découverte peuvent aller bien au-delà de ces deux maladies, ouvrant la voie à des applications similaires dans d'autres domaines de la médecine.