Pour la toute première fois, des virus capables de tuer des bactéries spécifiques ont été entièrement conçus par intelligence artificielle. Des chercheurs de l’Université Stanford ont mis à contribution des modèles de langage génomique pour fabriquer des centaines de virus novateurs, connus sous le nom de bactériophages, ciblant spécifiquement la bactérie E. coli.
Les modèles de langage Evo 1 et Evo 2 face au défi de la conception génomique
Jusqu’à présent, l’utilisation de l’intelligence artificielle en biologie se limitait principalement à la conception de gènes ou de protéines individuels. La création de génomes entiers restait un obstacle majeur en raison de l’extrême complexité de l’ADN, où la moindre mutation peut rendre un organisme non viable.
L’équipe de recherche a surmonté cet obstacle en exploitant deux modèles de langage génomique, baptisés Evo 1 et Evo 2, entraînés sur des millions de séquences d’ADN naturelles. À l’instar des grands modèles de langage comme ChatGPT qui apprennent les structures du texte, ces systèmes d’intelligence artificielle assimilent les schémas évolutifs des organismes vivants ainsi que les contraintes régissant les séquences génomiques. Cette approche permet de générer de l’ADN inédit doté de caractéristiques biologiques bien précises, comme le détaille la publication parue dans Science.
De la synthèse chimique en laboratoire aux premiers résultats viables
Les scientifiques ont concentré leurs efforts sur les bactériophages — des virus qui infectent et détruisent les bactéries — en raison de leur génome relativement court et de leur intérêt croissant dans la lutte contre les maladies. En prenant pour modèle le bactériophage bien connu ΦX174, les modèles d’intelligence artificielle ont produit des milliers de génomes de phages inédits.
Près de 300 de ces génomes générés par IA ont pu être synthétisés chimiquement avant d’être testés en laboratoire. Sur l’ensemble des essais, 16 virus se sont révélés pleinement viables, parvenant à infecter et à détruire des cellules bactériennes malgré une constitution génétique distincte de celle des phages naturels.
Une solution potentielle face à la résistance aux antibiotiques
Au-delà de la prouesse technique, l’équipe a cherché à savoir si ces virus artificiels pouvaient surmonter la résistance bactérienne, l’un des plus grands défis de la médecine antimicrobienne moderne. Des souches d’E. coli résistantes au phage naturel ΦX174 ont été rapidement neutralisées par un mélange de phages conçus par IA. En comparaison, un mélange similaire de phages naturels de type ΦX174 n’est pas parvenu à détruire les bactéries.
En outre, la capacité à concevoir des génomes complets aux propriétés prédéfinies offre de nouvelles perspectives pour l’ingénierie dirigée et l’évolution expérimentale, touchant des secteurs aussi variés que la médecine, l’agriculture et la biotechnologie industrielle.
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