Des capsules cellulaires encore mystérieuses étudiées avec l’aide de Claude

Des chercheurs d’Anthropic ont caractérisé une capsule protéique d’origine virale et modifié sa taille avec Claude. Sa fonction naturelle reste inconnue.

Une protéine de bactériophage, un virus qui infecte les bactéries, s’assemble en une capsule creuse lorsqu’elle est produite dans E. coli. C’est l’un des résultats rapportés par le laboratoire de biologie d’Anthropic, qui a utilisé Claude pour conduire les recherches informatiques et accompagner les expériences. L’équipe a reconstitué la structure de cette capsule, puis obtenu une version plus volumineuse en modifiant la protéine qui la compose.

Le travail présenté par l’entreprise porte sur les « vaults », de grandes enveloppes protéiques connues depuis quarante ans chez des organismes comme l’être humain. Des protéines apparentées avaient déjà été repérées chez des bactéries et leurs virus. La nouvelle étude montre qu’elles peuvent former des assemblages de ce type en laboratoire. Leur présence sous cette forme dans leurs organismes d’origine reste à vérifier. Les résultats font l’objet d’une prépublication qui n’a pas encore été évaluée par les pairs. Une version microbienne d’une capsule connue depuis 1986

Le nom de ces particules vient de leur apparence : leurs parois nervurées évoquent les voûtes d’une cathédrale. Découvertes en 1986, elles sont constituées, chez les mammifères, de 78 copies d’une même protéine principale, réparties en deux moitiés qui se rejoignent. Leur rôle biologique demeure mal compris, malgré des hypothèses liées au transport de molécules ou à la protection des cellules.

La particule étudiée en détail, appelée L05, provient d’une protéine de bactériophage. Produite dans E. coli, elle réunit 96 copies de cette protéine, soit 48 par moitié. La cryomicroscopie électronique a permis d’en reconstruire l’organisation en trois dimensions à partir d’images de nombreuses particules congelées. Plus courte et plus large que la capsule humaine, elle enferme environ 25 % de volume supplémentaire.

La différence tient aussi à la construction de sa paroi. Chaque chaîne comporte sept segments répétés, contre neuf dans la version humaine. Ces éléments s’alignent pour former les côtés de l’enveloppe, tandis que les extrémités des chaînes prennent des formes différentes afin de refermer ses pôles. L’étude décrit donc comment des copies identiques d’une protéine participent à une structure fermée. Des analyses informatiques menées sous la direction des chercheurs

La recherche a commencé par l’exploration d’une base contenant environ quinze milliards de séquences protéiques prédites. Avec Claude Science, l’équipe a recherché des parentes de la protéine des vaults, avant de sélectionner les candidates à tester. L’assistant a ensuite contribué à préparer les constructions d’ADN nécessaires à leur production. Les chercheurs ont réalisé les expériences et choisi les protéines à approfondir.

L’isolation des particules a constitué une autre étape de collaboration. L’équipe a retenu une séparation par taille, bien que Claude ait initialement émis des réserves sur cette approche. L’assistant a ensuite aidé à l’optimiser. Selon le récit publié, la préparation allant des cellules à la grille de microscopie a pris environ 90 minutes, contre quelque trois jours pour le protocole conventionnel auquel les auteurs la comparent.

Le traitement des images a mobilisé plusieurs interfaces de Claude et un dispositif interne faisant travailler plusieurs agents. Sous la supervision de l’équipe, l’IA a installé et utilisé le logiciel RELION pour les analyses. Un premier modèle structural était disponible en 34 heures ; les cartes finales ont demandé environ une semaine de traitement. Le récit précise que cette phase a bénéficié de centaines de GPU employés en parallèle.

Les gains rapportés s’accompagnent d’erreurs documentées. Un choix de milieu de culture recommandé par Claude a retardé les manipulations de deux semaines. Lors du traitement des images, une étape standard omise a aussi produit une carte incorrecte, mêlée à son image miroir. Les chercheurs ont dû intervenir pour corriger l’analyse. La prépublication indique que Claude a écrit tout le code et effectué les analyses informatiques, sous la direction des auteurs, qui en assument la responsabilité. Une coque dont la taille peut être modifiée

L’équipe a ensuite testé des changements de la protéine pour comprendre ce qui maintient la capsule fermée. Certaines modifications près de son extrémité empêchent la fermeture : les images montrent alors des assemblages ouverts, en forme de rosettes. Ces expériences identifient des régions importantes pour la construction de l’enveloppe.

L’ajout de deux segments répétés dans la paroi produit, lui, une capsule fermée plus grande. Son volume intérieur augmente d’environ 20 % par rapport à L05, ce qui représente approximativement 50 % de plus que celui d’un vault humain. Les auteurs y voient une piste pour fabriquer des nanocapsules de taille ajustable, susceptibles d’accueillir des molécules ou des enzymes. Une application de transport biologique reste à développer et à tester.

La structure conserve aussi une énigme : une poche située dans la paroi contient une petite molécule que les chercheurs n’ont pas identifiée. Les analyses suggèrent une ressemblance avec le coenzyme A, impliqué dans de nombreuses réactions cellulaires, ou avec l’un de ses dérivés. Cette attribution reste hypothétique. Déterminer ce que la capsule retient réellement pourrait aider à comprendre sa fonction.