Des chercheurs exploitent l’intelligence artificielle pour créer des virus capables d’infecter et d’éliminer des bactéries résistantes, une avancée majeure face à l’antibiorésistance croissante. Ce développement pourrait offrir de nouvelles solutions thérapeutiques, tout en soulevant des questions éthiques et de sécurité.
Grâce à l’intelligence artificielle (IA), des chercheurs ont réussi à concevoir plusieurs virus qui n’existent pas dans la nature, en particulier des bactériophages (ou fags) capables d’infecter et de tuer des bactéries. Ces nouvelles entités biologiques et synthétiques ont été développées en utilisant des modèles de langage employés en génomique. Plutôt que d’explorer les séquences de génomes existants, l’IA a été utilisée pour réorganiser et concevoir des séquences génomiques fonctionnelles, donnant naissance à quelque chose de totalement inédit.
L’IA a généré des centaines d’entités différentes, dont seize se sont révélées « vitales » et capables de détruire trois souches d’Escherichia coli, une bactérie normalement présente dans notre intestin mais qui peut devenir un pathogène opportuniste. Les trois souches ciblées étaient résistantes aux antibiotiques. Les scientifiques visent à utiliser cette technologie pour développer des traitements thérapeutiques innovants, dans un contexte où l’antibiorésistance est une menace de santé publique mondiale, pouvant aboutir à 10 millions de décès par an dans les années à venir.
Il est important de souligner que les virus, y compris les bactériophages, ne sont pas considérés comme des formes de vie au sens scientifique. Ils ne peuvent pas se répliquer de manière autonome (ayant besoin de cellules hôtes), n’ont pas de métabolisme indépendant, et ne croissent pas, mais s’assemblent. Néanmoins, ils demeurent des entités biologiques possédant un génome, qu’il soit à ARN ou ADN, capable d’infecter des plantes, des animaux, des champignons et des micro-organismes. L’IA n’a pas créé une nouvelle forme de vie, mais quelque chose de proche. À l’avenir, il est fort probable que les scientifiques, avec des IA correctement entraînées, réussiront à concevoir de véritables êtres vivants, une avancée fondamentalement innovation, mais qui soulève d’importantes réflexions éthiques. La création de virus présente déjà des risques de sécurité, tenant compte des possibilités d’évasion.
La mise au point des virus synthétiques a été réalisée par une équipe de recherche américaine, sous la direction de chercheurs du Département de Génie Chimique de l’Université de Stanford, collaborant avec des collègues des départements de Bioingénierie et d’Informatique. Des chercheurs du Memorial Sloan Kettering Cancer Center de New York et de l’Arc Institute de Palo Alto ont également participé. L’équipe a obtenu ce résultat historique grâce à l’utilisation des modèles de langage pour la génomique Evo 1 et Evo 2, utilisés pour analyser et générer des séquences de ADN et ARN. Toutefois, concevoir des séquences s’avère différent de créer l’ensemble du génome d’un virus. Les chercheurs ont donc alimenté l’IA avec un génome de référence, celui du bactériophage ΦX174, qui est un « simple virus à ADN à chaîne unique comprenant 5 386 nucléotides et 11 gènes, ainsi que tous les éléments génétiques nécessaires pour infecter les hôtes et se répliquer en leur sein », selon les indications de Nature. Cela a servi d’inspiration – en plus des données de plus de 2 millions d’autres virus – pour engendrer des séquences génomiques entièrement inédites.
L’IA a généré environ 300 nouveaux fags, dont la majorité partageait jusqu’à 40 % du patrimoine génétique avec ΦX174. Cependant, certains étaient totalement différents de la source d’inspiration. Parmi tous ceux générés, le professeur Hie et ses collègues en ont sélectionné 16, qui ont été insérés dans des cellules d’Escherichia coli pour vérifier leurs effets. En effet, les trois souches de ce pathogène opportuniste, toutes résistantes aux antibiotiques, ont été éliminées par ces entités biologiques et synthétiques créées par un ordinateur, ce qui est intéressant à noter puisque ΦX174 n’avait pas cette capacité.
« Un cocktail de fags générés surmonte rapidement la résistance de ΦX174 à trois souches d’E. coli, démontrant le potentiel de cette approche pour concevoir des thérapies phagiques contre des pathogènes bactériens en évolution rapide », ont expliqué Hie et ses collègues dans le résumé de l’étude. « Ce travail fournit un modèle pour la conception de divers bactériophages synthétiques et, plus globalement, jette les bases pour la conception générative de systèmes vivants utiles à l’échelle génomique », ont indiqué les experts. Toutefois, le risque de créer quelque chose de potentiellement dangereux et létal, qui pourrait échapper à un laboratoire, est important et ne doit pas être sous-estimé. Les détails de la recherche « Conception générative de nouveaux bactériophages avec des modèles linguistiques génomiques », encore non soumis à une évaluation par les pairs, ont été publiés sur BiorXiv.