Andrew Ho, chercheur à l’Institut de myologie, est le premier coauteur d’un article qui vient d’être publié dans le numéro de juin 2025 de Cell Stem Cell*. L’étude révèle qu’une seule injection de PGE2, un lipide produit naturellement par l’organisme en réponse à une blessure musculaire ou à l’exercice physique, améliore non seulement la force musculaire, mais réactive également les programmes épigénomiques « de jeunesse » en inversant la dérégulation transcriptionnelle dans les cellules souches musculaires âgées. Si cette découverte biologique est remarquable, la méthode mise au point pour la démontrer, qui combine des outils de pointe et un algorithme d’intelligence artificielle (IA), constitue l’avancée la plus significative de cette publication. L’équipe est pionnière dans l’utilisation de l’IA dans le domaine de la recherche musculaire.
Décoder des processus biologiques complexes à l’aide de l’IA
Grâce à leurs approches innovantes, Andrew Ho et ses collègues décodent des processus biologiques complexes et prédisent des cibles fonctionnelles susceptibles d’améliorer la fonction musculaire. Les chercheurs ont utilisé des modèles basés sur l’IA tels que ChromBPNet et Dual-FLIT, en combinaison avec des analyses multi-omiques unicellulaires, pour prédire et valider l’impact du vieillissement sur les circuits de régénération musculaire et la capacité du traitement par PGE2 à les réinitialiser.
Ils ont commencé par établir le profil des cellules souches musculaires chez des sujets jeunes, âgés et traités, puis ont utilisé des scripts informatiques personnalisés pour entraîner le modèle d’IA en lui enseignant la « grammaire » des signaux régulateurs de l’ADN qui régissent la réparation. En d’autres termes, le système a appris quelles combinaisons de signaux permettaient ou empêchaient l’expression des gènes, et comment ces schémas changeaient dans les muscles malades ou dans les muscles restaurés par la thérapie.
Suivi du comportement cellulaire en temps réel à l’aide d’outils de bio-ingénierie
Les chercheurs ont en outre combiné l’analyse génétique à des outils de bio-ingénierie : des cultures unicellulaires dans des micropuits fonctionnalisés avec des facteurs protéiques de surface personnalisés qui permettent une croissance robuste et une imagerie en temps réel du devenir cellulaire. Cette approche permet à l’équipe d’observer directement le comportement cellulaire. Plus précisément, ce système a permis aux chercheurs de capturer la dynamique de croissance des cellules cultivées in vivo et de mesurer l’efficacité d’un traitement. Dans la pratique, cela permet de déterminer plus rapidement si une thérapie corrige réellement un défaut dans un modèle de microculture, avant même les tests finaux. Le chercheur peut ainsi prendre des décisions plus tôt et en meilleure connaissance de cause, signaler les erreurs de dosage ou de timing, et prédire si la culture est sur la bonne voie bien avant les tests traditionnels.
Cette découverte, qui établit un lien entre le mécanisme de réinitialisation moléculaire et la récupération fonctionnelle, apporte la preuve de concept de l’approche qui sous-tend la plateforme AVATAR, dirigée par Andrew HO à l’Institut de myologie. Créée en septembre 2024, AVATAR intègre des outils de bio-ingénierie avancés et la technologie microfluidique pour modéliser les maladies musculaires à partir de cellules provenant de patients. En permettant l’analyse en temps réel de co-cultures avec plusieurs types de cellules qui imitent l’environnement dynamique du tissu musculaire in vivo, la plateforme s’appuie directement sur les fondements de cette étude. Sa stratégie plus large consiste à combiner la bio-ingénierie avec l’analyse basée sur l’IA pour élucider les mécanismes des maladies, guider l’évaluation des traitements et établir un cadre évolutif qui ouvre de nouvelles voies pour des thérapies de précision dans un large spectre de troubles musculaires.
