Des chercheurs ont formé une intelligence artificielle à partir de bibliothèques d’ADN, puis lui ont demandé de concevoir des recettes pour des génomes viraux. Cette initiative a donné naissance à seize phages synthétiques — de petits virus capables d’infecter des bactéries — qui se sont révélés viables, entraînant ainsi l’émergence de nouveaux virus.
La recherche a été publiée récemment dans la revue Science, et va bien au-delà d’une simple copie de gènes viraux.
Les scientifiques de l’Arc Institute, une organisation de recherche située à Palo Alto, Californie, ont appris à l’IA à reconnaître les schémas dans la structure de l’ADN naturel. Ensuite, ils ont utilisé cette connaissance pour élaborer des recettes de nouveaux virus.
En suivant ces recettes, les chercheurs ont créé des molécules d’ADN, qu’ils ont ensuite introduites dans des bactéries. Ces bactéries modifiées ont produit des virus jamais vues auparavant dans la nature, démontrant qu’ils pouvaient infecter d’autres bactéries.
Lors des tests en laboratoire, il a été constaté que ces nouveaux phages sont plus efficaces pour tuer la E. coli — communément appelée la bactérie Escherichia coli — que le phage naturel ΦX174.
Les virus générés par l’IA ne posent pas de risque pour l’homme, car leur structure est semblable à celle du virus Phi X-174, qui ne peut infecter que des bactéries.
Cependant, cette étude soulève des inquiétudes quant à la possibilité que l’IA puisse contribuer à la création d’une nouvelle génération d’armes biologiques, allant des toxines mortelles aux pandémies incontrôlables.
Les auteurs de ce travail ont utilisé un modèle d’intelligence artificielle appelé Evo, dont le fonctionnement peut être comparé à celui de ChatGPT, développé par OpenAI. ChatGPT fonctionne en reliant des mots, grâce à un apprentissage approfondi sur d’immenses bases de données textuelles.
L’ADN peut être perçu comme une sorte de livre, composé de chaînes de blocs moléculaires appelés nucléotides, organisés comme des lettres sur une page. Un gène est constitué de centaines de nucléotides issus d’un alphabet à quatre lettres : A, C, G et T, qui codent les instructions nécessaires à la construction de protéines et d’autres molécules.
Les chercheurs se sont demandé si Evo pouvait assimiler la structure de l’ADN, et l’ont formé à partir de séquences génétiques provenant de millions d’animaux, de plantes, de microbes et de virus. Au total, Evo a analysé environ neuf trillions de nucléotides. Il a réussi à identifier des motifs communs à l’ensemble de la vie et à les utiliser pour générer des plans de nouveaux gènes, codant des protéines aptes à réaliser des tâches spécifiques.
Étant donné que l’intelligence artificielle ne pouvait initialement traiter que des génomes réduits, les chercheurs ont choisi de créer des virus. Tandis que le génome humain compte plus de trois milliards de nucléotides, de nombreux génomes viraux en contiennent seulement quelques milliers.
Ils ont ensuite entraîné Evo sur 11 gènes de Phi X-174 et environ 15 000 gènes de ses proches parents, car Phi X-174 est bien étudié et considéré comme sûr, ne ciblant que E. coli.
Après que Evo a appris les génomes de Phi X-174 et de ses apparentés, les chercheurs ont lancé le modèle pour générer de nouvelles versions. Evo a produit 700 000 versions potentielles, et les scientifiques ont sélectionné celles qui semblaient les plus prometteuses.
Au final, ils ont réussi à créer des molécules d’ADN à partir de 285 séquences proposées par Evo. Ces génomes ont été testés en les introduisant dans des bactéries, qui ont ensuite été cultivées sur des plaques de pétri.
Dans plusieurs échantillons, les microbes se sont multipliés sans problème — les génomes d’Evo étant inefficaces. Cependant, dans un cas, ils ont observé des points distincts apparaissant sur une couche trouble de bactéries, indicatif de la reproduction virale.
L’ADN injecté dans les bactéries a formé des coques protéiques renfermant des gènes viraux, les virus s’échappant des cellules et laissant derrière eux des coques déchirées de leurs hôtes morts.
Au fur et à mesure des tests sur des génomes, de plus en plus de modèles clairs apparaissaient. Au final, les chercheurs ont confirmé que 16 génomes d’Evo contenaient des virus viables.
Ces virus se sont montrés tout aussi robustes que leurs homologues naturels, et certains d’entre eux se reproduisaient même plus rapidement que le Phi X-174.
Il est à noter que les virus d’Evo ne sont pas des créations fondamentalement nouvelles. Ils s’appuient souvent sur des mécanismes biologiques similaires à ceux de leurs équivalents naturels.
Les chercheurs devront mener d’autres expériences pour déterminer si Evo peut maintenir une telle efficacité avec d’autres types de virus. Si tel est le cas, certaines des souches d’IA pourraient devenir des outils précieux pour la médecine et la biotechnologie, comme dans le cas des thérapies géniques.
Néanmoins, cette réussite préliminaire soulève également des inquiétudes quant à l’utilisation potentielle de l’IA pour créer des pathogènes mortels. Les chercheurs ayant formé Evo ont pris soin de ne pas inclure de données sur les virus affectant les humains, pour éviter des conséquences catastrophiques.
Ainsi, Evo ne peut pas générer de génomes de virus qui pourraient représenter une menace pour l’homme.
Points à retenir
- Seize nouveaux phages ont été créés grâce à l’intelligence artificielle.
- Ces phages montrent une efficacité supérieure contre E. coli.
- Le modèle Evo a appris à partir d’une vaste base de données génétiques.
- Les résultats soulèvent des questions sur les risques potentiels de l’IA dans la biologie.
- L’utilisation d’IA peut aussi ouvrir des portes à de nouvelles thérapies médicales.
Il est fascinant de constater comment l’intelligence artificielle se positionne déjà au cœur des avancées scientifiques, en particulier dans des domaines aussi sensibles que la biologie virale. Les implications de ce genre de recherche mettent en lumière non seulement le potentiel d’innovation, mais également les défis éthiques qui en découlent. À une époque où la technologie et la biologie se rejoignent, il est impératif que nous réfléchissions aux conséquences de notre curiosité scientifique. En tant qu’observateur passionné de ces évolutions, je ne peux m’empêcher de me demander où nous mènera cette quête incessante de connaissance. La frontière entre progrès et prudence ne pourrait-elle pas devenir floue ?