Les données occupent aujourd'hui une place centrale dans la recherche en sciences du vivant et font franchir aux chercheurs de grandes étapes dans la lutte contre les maladies graves. Entretien avec le Professeur Ernest Fraenkel, chercheur au MIT, qui a développé un procédé innovant d'étude des interactions entre les cellules, protéines ou autres molécules, données à l’appui. 

[Portrait d'innovateur]Ernest Fraenkel place les données au coeur de ses recherches sur les maladies graves

Un passionné de biologie au profil atypique ?

Le Professeur américain Ernest Fraenkel n'est pas un chercheur en biologie ordinaire. Convaincu par le principal de son lycée de rejoindre un programme expérimental enseignant les sciences, il a, jeune, pris goût au travail en laboratoire et aux sciences. Il arrête même l'école pour se consacrer aux expériences en laboratoire. «La chimie, la physique et la biologie étaient enseignées au sein du programme expérimental, toutes ensemble, ce qui m'a poussé à considérer ses trois disciplines comme un tout». Son génie et sa passion pour la biologie l'ont conduit à rejoindre Harvard où il décide d'abord de consolider ses acquis de base en chimie et physique. «A l'époque, la biologie était un domaine encore très peu riche en données». Il cherche alors le secteur le plus engagé avec le monde des données, qui le fascine. C'est là qu'il développe un grand intérêt pour la biologie structurale et la cristallographie, deux disciplines qu'il étudie d'ailleurs de manière plus poussée au MIT et à Harvard. Il se souvient de cette période comme « le grand début de la donnée en biologie». Grâce à un programme du Whitehead Institute, Fraenkel réussit même à disposer d'un espace et de fonds dédiés pour mener ses propres projets et ce, tout à fait librement. C'est à ce moment qu'il vit une véritable transition : «je suis alors devenu un biologiste des systèmes, passant de l'étude de protéines individuelles ou de petits groupes de protéines à celle de l'existence de milliers de protéines». Il rejoint finalement le département « génie biologique » au MIT qui venait tout juste de se créer.

Son innovation ?

La biologie est un domaine où l'hypothèse est à l'origine de tout raisonnement. Le protocole est en effet toujours le même : on émet une hypothèse de départ puis on vérifie son exactitude ou son inexactitude. Ici, la biologie des systèmes ouvre les portes d'un tout autre champ : «l'hypothèse initiale n'est peut-être pas basée sur une observation que les chercheurs peuvent émettre d'emblée et il est possible que nous ayons plutôt à faire un pas en arrière et observer le système, en ne regardant pas simplement le comportement d'un gène ou d'une protéine, mais en mesurant autant que nous le pouvons toutes les protéines, tous les gènes et toutes les petites molécules. Et c'est à partir de ce travail d’observation du système et des données alors engrangées, que l'hypothèse peut émerger». Et c'est précisément là que l'innovation du Pr. Fraenkel intervient. «Ma plus grande innovation a été de proposer une interprétation holistique de la donnée». En effet, main dans la main avec l'équipe de 10 chercheurs qui l'entourent au quotidien, Fraenkel essaie de construire un modèle unique qui incorpore tous les types de données. Ernest Fraenkel vient ainsi bouleverser les codes de la biologie avec cette nouvelle approche. La communauté scientifique éprouve à l'heure actuelle encore des doutes face à cette manière innovante d'appréhender la biologie, bien que la réputation des travaux du professeur ait été maintes fois reconnue. Fraenkel a en effet reçu plusieurs distinctions et travaille avec des équipes de chercheurs européens, italiens notamment -spécialistes de maladies graves et de l'apprentissage automatique, un des champs de l'intelligence artificielle

La biologie des systèmes, étude des réseaux

              Le Pr. Fraenkel, biologiste des systèmes, entend faire avancer la recherche médicale.

Quels impacts ?

A l'heure actuelle, le Pr. Fraenkel et ses collaborateurs ne sont pas encore en mesure de présenter de résultats concrets de leurs travaux. Leurs ambitions sont pour autant grandes : trouver des traitements beaucoup plus efficaces pour les maladies, car davantage précis, et ce très rapidement.

En effet, leur technique qui permet d'identifier les interactions clés entre les cellules, offre la possibilité de ne pas adopter un avis biaisé par des hypothèses fondées sur des observations anecdotiques. «Nous essayons d'identifier quels sont les gènes ou les protéines dont il faut se soucier véritablement». Ils espèrent dans un futur proche être en mesure de répondre très vite avec des thérapies performantes à des virus comme celui d'Ebola. En ce moment, ce sont les maladies dégénératives comme la maladie d'Huntington ou encore le Glioblastome, une forme de tumeur au cerveau, qui occupent Fraenkel et son équipe.

Quel avenir pour le data en biologie ?

«La donnée est un élément central pour le futur de la biologie». Pour Ernest Fraenkel, à l'avenir, les chercheurs auront la capacité d'incorporer directement des données moléculaires – comme celles qu'ils parviennent à mettre en lumière dans leurs travaux, et les données du patient – soit les informations collectées sur les patients dans les hôpitaux. «Etre capable de collecter ses données et de les analyser ensemble simultanément pourrait constituer un vrai catalyseur dans la lutte contre les maladies graves». Mais aller plus loin en introduisant également les bases de données que possède l'industrie pharmaceutique, issues de tests effectués et qui ne sont pas disponibles pour la recherche encore aujourd'hui, constitue un challenge supplémentaire. A cela, il met pourtant un bémol : «nous devons d'abord résoudre les questions sociologiques liées à l'usage des données. «Comment protéger les patients ? Comment assurer les patients que leurs données sont utilisées convenablement ?». Autant de questions qui restent encore en suspens et sur lesquelles il apparaît important de se pencher pour que la recherche scientifique continue d'avancer.

Rédigé par Pauline Canteneur