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Des scientifiques ont créé un système d'« intelligence artificielle biologique »
Dernière revue: 15.07.2025
Des scientifiques australiens ont développé avec succès un système de recherche utilisant l'intelligence artificielle biologique pour concevoir et développer des molécules aux fonctions nouvelles ou améliorées directement dans les cellules de mammifères. Les chercheurs affirment que ce système représente un nouvel outil puissant qui pourrait aider les scientifiques à développer des médicaments ou des thérapies géniques plus spécifiques et plus efficaces.
Le système, baptisé PROTEUS (PROTein Evolution Using Selection), utilise une méthode appelée « évolution dirigée », une technique de laboratoire qui imite la force naturelle de l'évolution. Mais au lieu de prendre des années ou des décennies, il accélère les cycles d'évolution et de sélection naturelle, créant des molécules dotées de nouvelles fonctions en quelques semaines seulement.
Cela pourrait avoir un impact direct sur la recherche de nouveaux médicaments plus efficaces. Par exemple, le système pourrait être utilisé pour améliorer les technologies d'édition génétique telles que CRISPR et les rendre plus efficaces.
« Cela signifie que PROTEUS peut être utilisé pour générer de nouvelles molécules optimisées pour fonctionner dans notre corps, et nous pouvons créer de nouveaux médicaments qui seraient difficiles ou impossibles à créer en utilisant la technologie actuelle », explique le co-auteur de l'étude, le professeur Greg Neely, directeur du laboratoire de génomique fonctionnelle Dr John et Anne Chong à l'Université de Sydney.
« La nouveauté de notre travail est que l’évolution dirigée fonctionne principalement dans les cellules bactériennes, alors que PROTEUS peut faire évoluer des molécules dans les cellules de mammifères. »
Le système PROTEUS peut résoudre des problèmes dont la solution est incertaine, à la manière dont un utilisateur saisit des requêtes dans une plateforme d'intelligence artificielle. Par exemple, le problème peut être de savoir comment « désactiver » efficacement un gène pathogène dans l'organisme d'une personne.
PROTEUS utilise ensuite l'évolution dirigée pour explorer des millions de séquences possibles, encore inexistantes dans la nature, et identifier des molécules aux propriétés parfaitement adaptées au problème. Ainsi, PROTEUS peut trouver des solutions qui prendraient des années à un chercheur humain, si tant est qu'il y parvienne.
Les scientifiques ont indiqué qu'avec l'aide de PROTEUS, ils ont développé des versions améliorées de protéines plus faciles à réguler par des médicaments, ainsi que des nanocorps (mini-versions d'anticorps) capables de détecter les lésions de l'ADN, un processus important contribuant au développement du cancer. Cependant, comme le soulignent les auteurs, les applications de PROTEUS ne se limitent pas à cela: il peut être utilisé pour améliorer la fonction de la plupart des protéines et molécules.
Les résultats sont publiés dans Nature Communications. La recherche a été menée au Centre Charles Perkins de l'Université de Sydney, en collaboration avec des chercheurs du Centenary Institute.
La découverte de l'apprentissage automatique moléculaire
Le développement original de la méthode d’évolution dirigée, mis en œuvre pour la première fois chez les bactéries, a reçu le prix Nobel de chimie en 2018.
« L'invention de l'évolution dirigée a révolutionné la biochimie. Aujourd'hui, grâce à PROTEUS, nous pouvons programmer une cellule de mammifère pour résoudre un problème génétique pour lequel nous n'avons pas de réponse toute faite. Si nous laissons le système fonctionner en continu, nous pouvons surveiller régulièrement sa résolution », a déclaré le Dr Christopher Denes, chercheur principal au Centre Charles Perkins et à l'École des sciences de la vie et de l'environnement.
Le principal défi auquel Denes et son équipe ont été confrontés était de savoir comment rendre une cellule de mammifère résiliente à de multiples cycles d’évolution et de mutations tout en maintenant sa stabilité et en empêchant le système de « tricher » en trouvant des solutions triviales qui ne répondent pas à la tâche à accomplir.
Les scientifiques ont trouvé une solution en utilisant des particules virales chimériques, un dispositif composé de l'enveloppe externe d'un virus et des gènes d'un autre. Ce dispositif empêchait le système de « tricher ».
La conception combinait des éléments de deux familles de virus très différentes, créant ainsi le « meilleur des deux mondes ». Le système ainsi obtenu permettait aux cellules de traiter simultanément de nombreuses solutions possibles, les solutions améliorées devenant dominantes et les solutions incorrectes disparaissant.
« PROTEUS est stable, robuste et a été validé par des laboratoires indépendants. Nous encourageons d'autres groupes de recherche à utiliser cette méthode. Grâce à PROTEUS, nous espérons stimuler le développement d'une nouvelle génération d'enzymes, d'outils moléculaires et de thérapies », a déclaré le Dr Denes.
« Nous avons ouvert ce système à la communauté scientifique et sommes impatients de voir comment il sera utilisé. Notre objectif est d'améliorer les technologies d'édition génétique et d'affiner les médicaments à base d'ARNm pour obtenir des effets plus puissants et plus spécifiques », a ajouté le professeur Neely.