L’intelligence artificielle a aidé des chercheurs à créer des virus entièrement nouveaux qui peuvent fonctionner et se répliquer en laboratoire, marquant une étape majeure dans l’utilisation de l’IA pour concevoir des systèmes biologiques, selon la BBC.
Des chercheurs ont mis au point 16 bactériophages innovants — des virus qui infectent et tuent les bactéries plutôt que les cellules humaines — en utilisant des séquences génétiques conçues par l’IA. Cette avancée marque la première fois que l’IA a généré avec succès des génomes viraux complets ayant donné naissance à des virus fonctionnels.
Bien que l’IA ait déjà été utilisée pour accélérer la découverte de médicaments, y compris le développement de nouveaux antibiotiques, concevoir un virus viable à partir de zéro représente un défi bien plus complexe. Les chercheurs estiment que la technologie pourrait éventuellement aider à créer des traitements fondés sur des virus, transformant ces derniers en outils de précision pour cibler les infections, le cancer et d’autres maladies.
Les virus ne sont pas intrinsèquement nocifs, affirment les experts. Leur capacité naturelle à pénétrer dans les cellules et à délivrer du matériel génétique est ce qui en fait des outils utiles en médecine, de la thérapie génique aux traitements du cancer.
« Il s’agit d’une étape suivante dans la complexité qui peut être conçue par l’IA générative », a déclaré Brian Hie, professeur assistant à l’Université Stanford, à la BBC. « C’est la première fois que l’IA générative est utilisée pour concevoir un génome complet. »
Hie a ajouté que les virus conçus par IA représentaient « un nouveau territoire » car ils étaient capables de se répliquer et d’exécuter des fonctions à l’intérieur des cellules.
Comment l’IA a conçu les virus
La technologie fonctionne de manière similaire à celle des grands modèles de langage comme ChatGPT, qui prédisent des motifs et des séquences dans le texte. Cependant, au lieu d’apprendre le langage humain, les modèles d’IA — connus sous les noms Evo1 et Evo2 — ont été entraînés à interpréter le « langage de la vie ».
Les systèmes ont analysé d’immenses quantités de données génétiques provenant de virus, de bactéries, de plantes et d’êtres humains afin d’identifier des motifs au sein des séquences d’ADN.
Les chercheurs ont ensuite utilisé les modèles pour concevoir des bactériophages — des virus qui ciblent des espèces précises de bactéries plutôt que les cellules humaines.
Lutte contre les infections résistantes aux antibiotiques
Contrairement aux virus qui infectent l’homme, les bactériophages ciblent les bactéries. Des chercheurs étudient depuis des décennies la thérapie par bactériophages, ou phages, comme alternative potentielle ou complémentaire aux antibiotiques, en particulier face à la montée des infections résistantes qui représente une menace croissante pour la santé mondiale.
Le défi a été de trouver le phage adapté à la souche bactérienne concernée. De nombreux phages naturellement présents présentent une grande spécificité, ce qui signifie qu’un traitement efficace contre une souche peut ne pas l’être contre une autre.
L’IA pourrait accélérer ce processus en concevant ou en identifiant des phages capables de cibler des bactéries spécifiques, permettant potentiellement aux chercheurs de réagir plus rapidement à des infections qui ne répondent plus aux antibiotiques traditionnels.
Les chercheurs estiment que cela pourrait être particulièrement précieux contre ce que l’on appelle les « super-bactéries » — des bactéries qui ont acquis une résistance à plusieurs antibiotiques.
Des virus conçus pour lutter contre le cancer
Au-delà des maladies infectieuses, l’un des domaines les plus prometteurs pour les virus conçus est le traitement du cancer.
Les scientifiques ont déjà développé des virus oncolytiques, conçus pour infecter et détruire les cellules cancéreuses tout en stimulant la réponse immunitaire du corps contre les tumeurs, comme le rapporte le Cancer Research Institute.
Un exemple est le T-VEC, un virus génétiquement modifié approuvé pour traiter certains patients atteints de mélanome.
L’IA pourrait potentiellement améliorer ces thérapies en aidant les chercheurs à concevoir des virus qui ciblent mieux les tumeurs, évitent les tissus sains et déclenchent des réponses immunitaires plus fortes.
Les chercheurs étudient s’il serait possible que les virus conçus jouent à l’avenir un rôle plus important dans le traitement de certains cancers qui restent difficiles à traiter, notamment certains cancers du cerveau, du pancréas et des tumeurs solides.
Élargissement de la thérapie génique
Les virus figurent déjà parmi les outils les plus importants de la thérapie génique, car ils peuvent délivrer du matériel génétique dans les cellules humaines.
Les vecteurs viraux modifiés font l’objet d’études ou sont utilisés dans des traitements pour plusieurs conditions héréditaires, y compris la drépanocytose, selon la FDA, aux côtés de la mucoviscidose, de la dystrophie musculaire et de formes héréditaires de cécité.
Le défi réside dans le fait que les systèmes actuels de délivrance virale présentent des limites. Certains déclenchent des réactions immunitaires, tandis que d’autres peinent à délivrer le matériel génétique vers les tissus corrects.
L’IA pourrait aider les chercheurs à concevoir des vecteurs viraux améliorés qui soient plus précis, plus efficaces et plus sûrs.
Pour les chercheurs en thérapie génique, l’attrait de l’IA réside dans la vitesse. Plutôt que de tester manuellement des milliers de conceptions possibles, les scientifiques pourraient utiliser des modèles d’IA pour identifier les candidats les plus prometteurs avant de les faire passer à des tests en laboratoire.
Possibilités futures : VIH et maladies neurologiques
Les chercheurs étudient également si des systèmes viraux conçus pourraient contribuer à de futurs traitements pour des affections telles que le VIH et les troubles neurologiques, selon les National Institutes of Health.
Dans la recherche sur le VIH, les scientifiques ont exploré des moyens d’utiliser des systèmes biologiques conçus pour cibler les cellules infectées ou délivrer du matériel génétique thérapeutique.
Pour des maladies neurologiques telles que la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington et certaines formes de démence, l’un des plus grands défis est d’administrer les traitements au cerveau. Les chercheurs espèrent que des vecteurs viraux améliorés pourraient finalement aider à surmonter cette barrière.
Cependant, ces applications restent largement expérimentales, et bon nombre d’entre elles sont encore éloignées de devenir des traitements médicaux routiniers.
Une distinction entre médecine et risque
Le développement rapide de virus conçus par IA a relancé le débat sur la biosécurité.
Les scientifiques soulignent que concevoir un virus pour servir de médicament est fondamentalement différent de la création d’agents pathogènes conçus pour faire du tort.
Les chercheurs décrivent ce développement comme une étape majeure susceptible d’ouvrir de nouvelles possibilités en médecine, y compris pour traiter des maladies qui demeurent difficiles à aborder. Cependant, les experts ont aussi averti que la capacité croissante de l’IA à concevoir des systèmes biologiques soulève des questions urgentes en matière de sécurité et de sûreté.
Comme le rapporte la BBC, dans un commentaire publié aux côtés de l’étude dans la revue Science, le Dr Thomas Inglesby et le Dr Moritz Hanke du Center for Health Security de l’Université Johns Hopkins ont déclaré que les résultats soulèvent des « questions urgentes de biosécurité et de biosécurité ».
Les chercheurs ont écrit que la question n’est plus « si la conception générative de génomes viraux existera » mais si la technologie peut être développée sans « permettre de graves dommages ».
Ils ont ajouté que les virus susceptibles de provoquer des maladies « ne devraient pas être poursuivis ».
Les virus thérapeutiques sont généralement conçus avec des objectifs spécifiques: viser les cellules cancéreuses, délivrer des gènes ou attaquer les bactéries. Ils sont destinés à être utilisés de manière contrôlée en laboratoire et en milieu clinique.
Cependant, les experts reconnaissent que les progrès de l’IA en biologie exigent une supervision attentive. Des questions restent sur la manière dont ces technologies devraient être réglementées, sur la manière de filtrer les conceptions génétiques et sur la façon dont les chercheurs peuvent garantir la sécurité à mesure que les outils d’IA gagnent en puissance.
La route à suivre
Malgré l’enthousiasme initial, les traitements viraux conçus par IA ne devraient pas atteindre les patients du jour au lendemain.
Les traitements potentiels doivent encore passer par des recherches en laboratoire approfondies, des études sur les animaux, des essais cliniques et une approbation réglementaire avant d’être largement utilisés.
L’IA peut permettre aux chercheurs de concevoir des thérapies virales plus rapidement et avec une plus grande précision, mais les experts affirment qu’elle ne remplacera pas les tests minutieux nécessaires pour démontrer qu’un traitement est sûr.
L’avenir des virus conçus par IA pourrait finalement dépendre d’un équilibre entre deux possibilités : utiliser la technologie pour créer une nouvelle génération de médicaments de précision tout en veillant à ce que les mêmes outils ne puissent pas être détournés.
Pour les chercheurs, la promesse est claire — des virus qui représentaient autrefois une maladie pourraient devenir parmi les armes les plus puissantes de la médecine.
