Ces travaux marqueront-ils l'histoire de la biologie comme ceux du mathématicien britannique Alan Turing ont marqué la "grande histoire" ? A l'image de ce dernier qui était parvenu à "craquer" en 1942 le code d'Enigma, la machine servant à chiffrer les messages des Nazis durant la Deuxième Guerre Mondiale en donnant ainsi aux Alliés un avantage décisif, une équipe de biologistes et de mathématiciens de l'université Irvine en Californie a développé un outil permettant de déchiffrer le langage utilisé par les cellules humaines pour communiquer entre-elles !

Grâce à cette plateforme baptisée Cell Chat présentée dans un article de la revue nature Communications, on sait désormais décoder les informations échangées entre les cellules humaines qui aboutissent à la formation des tissus et des organes. Mieux, cet outil ouvre aussi la possibilité d'analyser les processus moléculaires qui provoquent un large éventail de maladies, y compris les cancers et les maladies auto-immunes.

Ecouter les cellules pour savoir ce qu'elles font et prédire leurs actions futures

"Pour bien comprendre pourquoi les cellules font certaines choses et pour prédire leurs actions futures, nous devons être en mesure d'écouter ce qu'elles se disent et les outils mathématiques et d'apprentissage automatique permettent la traduction de ces messages", explique Qing Nie, professeur de mathématiques et de biologie et co-auteur de cet article.

Et que se racontent nos cellules pour guider le fonctionnement biologique de notre organisme ? En fait, elles échangent des messages très simples comme "faire ceci" ou "ne pas faire ceci", un peu à l'image de codes informatiques. Mais ce qui complexifie la compréhension de ces échanges, c'est qu'ils contiennent un "chiffrage" qui permet aux cellules de sélectionner les messages les plus importants au milieu d'un véritable bombardement d'informations à travers des mots moléculaires qui leur parviennent simultanément. 

L'outil mis au point calibre automatiquement la force des signaux partagés entre les cellules en intégrant l'effet des molécules de signalisation qui précisent la "commande" exprimée en la transformant par exemple de "faire ceci" en "faire ceci maintenant".

Interprétation du langage cellulaire

"Pour chaque groupe de cellules, le plateforme montre quels signaux significatifs sont envoyés à leur voisin et quels signaux ils ont la capacité de recevoir. Avec cette interprétation du langage cellulaire, Cell Chat fournit un aperçu des modèles de signalisation qui guident la fonction de l'organe entier", précise Qing Nie. 

Ce qui donne toute sa valeur à ce système de déchiffrage, au-delà de ce qu'il permet d'apprendre sur le fonctionnement de la biologie humaine, c'est sa capacité à comparer les réseaux de communication entre ce qui se passe dans un organe en bonne santé et dans le même organe lorsqu'il est malade. "La plateforme Cell Chat peut ainsi être utilisée pour découvrir les pilotes moléculaires dans de nombreuses maladies; dans notre article, nous présentons sa puissance à travers l'exemple de la dermatite atopique, mais cet outil peut fonctionner sur n'importe quel tissu avec le même succès", se félicite le professeur.