Lésions de l’ADN visualisées (vert) dans les cellules cancéreuses du sein humaines (bleu). Crédit : Garvan Institute
Grâce à l’intelligence artificielle, les chercheurs de l’Institut Garvan ont découvert des facteurs potentiels du cancer cachés dans les régions dites « indésirables » de l’ADN, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle approche du diagnostic et du traitement.
L’ADN non codant (les 98 % de notre génome qui ne contiennent pas d’instructions pour fabriquer des protéines) pourrait détenir la clé d’une nouvelle approche pour diagnostiquer et traiter les cancers, selon une nouvelle étude du Garvan Institute of Medical Research.
Les résultats, publiés dans Recherche sur les acides nucléiquesrévèlent des mutations dans des régions du génome jusque-là négligées qui peuvent contribuer à la formation et à la progression d’au moins 12 cancers différents, dont ceux de la prostate, du sein et colorectal.
Cette découverte pourrait conduire à un diagnostic précoce et à de nouveaux traitements efficaces pour de nombreux types de cancer.
« L’ADN non codant a été autrefois considéré comme un « ADN poubelle » en raison de son apparente absence de fonction », explique le Dr Amanda Khoury, chargée de recherche à Garvan et co-auteure correspondante de l’étude. « Nos recherches ont permis de découvrir des mutations dans ces régions de l’ADN qui pourraient ouvrir la voie à une approche entièrement nouvelle et universelle du traitement du cancer. »
Enquête sur les « ancres » d’ADN perturbées dans le cancer
Les chercheurs se sont concentrés sur les mutations affectant les sites de liaison d’une protéine appelée CTCF, qui permet de replier de longs brins d’ADN dans des formes spécifiques. Dans leurs travaux précédents, ils ont découvert que ces sites de liaison rapprochent des parties éloignées de l’ADN, formant des structures 3D qui contrôlent quels gènes sont activés ou désactivés.
« Nous avions déjà identifié un sous-ensemble de sites de liaison CTCF qui sont « persistants », c’est-à-dire qu’ils agissent comme des ancres dans le génome, présentes dans différents types de cellules », explique le Dr Khoury. « Nous avons émis l’hypothèse que si ces ancres devenaient défectueuses, cela pourrait perturber l’organisation 3D normale du génome et contribuer au cancer. »
Pour tester cela, les chercheurs ont développé un nouvel outil sophistiqué d’apprentissage automatique (IA) appelé CTCF-INSITE, qui utilise des caractéristiques génomiques et épigénomiques pour prédire quels sites CTCF sont susceptibles d’être des ancres persistantes dans un total de 12 types de cancer.
Ils ont ensuite évalué plus de 3 000 échantillons de tumeurs provenant de patients diagnostiqués avec les 12 types de cancer, disponibles dans la base de données du Consortium international du génome, et ont découvert que les ancres persistantes étaient riches en mutations.
« Grâce à notre outil d’apprentissage automatique, nous avons identifié des sites de liaison CTCF persistants dans 12 types de cancer différents », explique le Dr Wenhan Chen, premier auteur de l’étude. « De manière remarquable, nous avons constaté que chaque échantillon de cancer présentait au moins une mutation dans un site de liaison CTCF persistant. »
« Cette recherche a confirmé que les sites de liaison CTCF persistants sont des « points chauds mutationnels » dans les cancers. Nous pensons que ces mutations confèrent aux cellules cancéreuses un avantage de survie, leur permettant de proliférer et de se propager », ajoute le Dr Khoury.
Vers une approche universelle du traitement du cancer
Ces résultats pourraient avoir de vastes implications pour la compréhension et le traitement de nombreux types de cancer.
« La plupart des nouveaux traitements contre le cancer doivent être soigneusement ciblés sur des mutations spécifiques qui ne sont pas toujours courantes parmi les différents types de tumeurs, mais comme ces ancres CTCF sont mutées dans plusieurs types de cancer différents, nous ouvrons la possibilité de développer des approches qui pourraient être efficaces pour plusieurs cancers », explique le professeur Susan Clark, responsable du laboratoire d’épigénétique du cancer à Garvan et auteur principal de l’étude.
Les chercheurs prévoient désormais d’autres expériences à grande échelle utilisant l’édition génétique CRISPR pour étudier comment ces mutations d’ancrage perturbent le génome 3D et favorisent potentiellement la croissance du cancer.
« Maintenant que nous avons découvert ce que nous pensons être les ancrages essentiels du génome et que nous avons montré qu’ils sont importants pour maintenir l’homéostasie de l’architecture du génome, il est logique que ces mutations non codantes de l’ADN perturbent cette homéostasie dans la cellule cancéreuse, une hypothèse que nous testerons lorsque nous les éliminerons », explique le professeur Clark.
« En observant l’impact en aval, nous espérons identifier les gènes clés ou les voies génétiques affectés par les mutations, qui pourraient servir de marqueurs pour la détection précoce du cancer ou de cibles pour de nouveaux traitements. »
« La découverte de ces indices cachés dans une énorme quantité de données est un exemple frappant de la manière dont l’intelligence artificielle stimule la recherche médicale », déclare-t-elle. « C’est une toute nouvelle frontière dans l’étude du cancer, et nous sommes impatients de l’explorer davantage. »
Plus d’information:
Wenhan Chen et al., L’apprentissage automatique permet l’identification pan-cancéreuse des points chauds mutationnels au niveau des sites de liaison CTCF persistants, Recherche sur les acides nucléiques (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae530
Fourni par l’Institut de recherche médicale Garvan
Citation:Une nouvelle classe de mutations cancéreuses découverte dans l’ADN dit « poubelle » (2024, 3 juillet) récupéré le 3 juillet 2024 à partir de
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