« Saison des Nobel »

Suède : le Nobel de chimie décerné à trois lauréats dans le champ de l’analyse des protéines

Remise de récompense internationale en Suède

Le prix Nobel de chimie 2024 a été attribué, ce mercredi 9 octobre 2024, aux chercheurs Demis Hassabis et John M. Jumper, ainsi qu’à l’Américain David Baker, pour deux travaux portant sur la structure tridimensionnelle des protéines, véritables briques du vivant.

Les chercheurs Demis Hassabis et John M. Jumper (Google DeepMind), ainsi que le scientifique américain David Baker (Université de Washington) se sont vus décerner mercredi 9 octobre le prix Nobel de chimie 2024, pour leurs travaux portant sur les protéines, chaînes d’acides aminés indispensables à la vie.

Accordé cette année à double titre, le Nobel récompense deux travaux scientifiques portant respectivement sur la synthèse de protéines entièrement nouvelles, et sur l’analyse de la structure tridimensionnelle de ces assemblages d’acides aminés, un problème particulièrement complexe qui a tenu en respect les scientifiques depuis une soixantaine d’années.

Protéines inédites et structure en trois dimensions

« Ingénieux outils chimiques de la vie », selon les mots du comité Nobel, qui a remis les prix au sein de l’Académie royale des sciences de Suède, les protéines conduisent tout un ensemble de réactions chimiques qui sont à la base de la vie. Elles servent également d’hormones ou d’anticorps, et constituent de nombreux tissus du corps.

Les protéines (du grec prôtos, « premier ») sont de grandes molécules composées de vingt-deux acides aminés différents, assemblés en longues chaînes pour former des combinaisons riches de possibilités. Pour maîtriser l’assemblage de ces briques du vivant, et construire des protéines d’un genre entièrement nouveau, et aux fonctions chimiques et biologiques inédites, le groupe de recherche mené par David Baker a dessiné une protéine avec une structure originale, puis a utilisé un programme de son invention, baptisé Rosetta (1999), pour combiner de courts fragments de protéines existantes afin de constituer la nouvelle protéine.

Cette conception de novo a montré des résultats impressionnants dans la liaison des protéines avec de petites molécules appelées ligands, qui jouent un rôle de stabilisation, de catalyse, ou encore de modulation des activités enzymatiques. Les chercheurs ont ainsi pu concevoir des protéines liant des stéroïdes (comme la testostérone ou l’œstrogène, deux hormones sexuelles bien connues) avec une affinité et une sélectivité élevées.

Le design de protéines remonte à l’année 1997, mais avant les travaux de Baker, cette pratique de laboratoire était restée très modeste dans ses résultats, se bornant à reproduire des structures similaires à des molécules existantes.

Connaître la structure 3D sans cristallographie

Deuxième volet du prix Nobel décerné cette année, la prédiction des structures des protéines pose de grandes difficultés aux chercheurs depuis la découverte, dans les années 1970, du lien existant entre la succession d’acides aminés dans la protéine et leur forme tridimensionnelle.

Les premières structures tridimensionnelles (3D) des protéines ont été déterminées par cristallographie aux rayons X il y a environ 65 ans. Depuis lors, les scientifiques sont fascinés par la façon dont les chaînes polypeptidiques se replient pour former des motifs 3D complexes et bien définis.

Contexte scientifique du prix Nobel de chimie 2024 : « Conception computationnelle de protéines et prédiction de leur structure », comité Nobel de chimie.

Déjà, lors de la découverte en 1958 de la structure « repliée » des chaînes protéiniques, l’importance de savoir prédire l’articulation en 3D d’une protéine pour mieux connaître sa fonction et ses propriétés biochimiques était un enjeu bien connu des biologistes.

John Jumper a intégré en 2017 l’équipe de Google DeepMind, contribuant à créer AlphaFold2, une mouture augmentée du programme AlphaFold développé par l’équipe pour prédire les structures des protéines. Avec le chercheur Demis Hassabis, ils ont tous deux dirigé le développement de ce programme. Dans une version dévoilée en 2020, AlphaFold2 a « deviné » la forme en trois dimensions des protéines selon leurs séquences, avec des résultats quasiment aussi bons que ceux de la cristallographie aux rayons X, jusque là seule méthode pour connaître cette structure.

Parmi la myriade d’applications scientifiques potentielles, les biochimistes pourront désormais mieux appréhender le phénomène de résistance aux antibiotiques et créer des images d’enzymes capables de décomposer le plastique.

Les lauréats

John M. Jumper, biologiste computationnel de formation, est né en 1985 dans l’Arkansas (États-Unis). Demis Hassabis, entrepreneur et chercheur en intelligence artificielle, est né en 1976 à Londres (Royaume-Uni). Ils sont tous deux chercheurs pour le laboratoire privé Google DeepMind, Demis Hassabis étant également le directeur général de DeepMind, qu’il cofonde en 2010. L’entreprise de recherche est rachetée en 2014 par Google.

David Baker, biochimiste et spécialiste de la biologie computationnelle, est né en 1962 dans l’État de Washington (États-Unis). Il est actuellement chercheur à l’Université de Washington.

Le prix Nobel de chimie 2024 a été attribué à ces trois scientifiques, depuis Stockholm en Suède, ce mercredi 9 octobre au sein de l’Académie royale des sciences de Suède.

Fondés selon la volonté d’Alfred Nobel (1833-1896), inventeur de la dynamite, et remis pour la première fois en 1901, les prix Nobel récompensent tous les ans au mois d’octobre des chercheurs et des personnalités dans les domaines de la science (médecine, physique et chimie), de la littérature, et « du progrès pour la paix ». Un prix de la Banque de Suède en sciences économiques, « en mémoire d’Alfred Nobel », a également été créé en 1968, et est aujourd’hui géré par la fondation Nobel.

André Roussainville

Informations complémentaires

Portail : The Nobel Prize (nobelprize.org)

Portail : Royal Swedish Academy of Sciences (kva.se)

Communiqué de presse : They cracked the code for proteins’ amazing structures (nobelprize.org)

Entités nommées fréquentes : Nobel, Jumper, Demis Hassabis, Google DeepMind, Suède.