L'intelligence artificielle marque un jalon pour résoudre l'un des plus grands défis de la biologie

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Ed. Wikimedia

Au cours des 40 dernières années, la biologie moléculaire a eu un grand défi : pouvoir prédire la structure tridimensionnelle de chaque protéine. En fait, les protéines ont une fonction dans l'autre organisme grâce à leur structure tridimensionnelle, et les biologistes rêvent de savoir comment sera la protéine en vue de la séquence simple de l'ADN. La réponse a été de Google.

Le laboratoire d'intelligence artificielle de Google, DeepMind, a été chargé de conquérir les humains aux échecs et au jeu Go. Il n'a pas tout à fait résolu le mystère: il invente des structures de 90% des protéines, dont pas toutes, mais jusqu'ici il était impensable avec précision. Ainsi, ils soulignent que cette réalisation est la première étape importante de l'intelligence artificielle vers la science.

Les protéines sont de grandes molécules complexes indispensables à la vie. Ils dirigent la plupart des fonctions qui ont lieu dans notre corps : contraction et mouvement des muscles, digestion des aliments, vision et écoute, connaissance des virus introduits de l'extérieur… Et la fonction que chaque protéine aura vous fournira sa forme tridimensionnelle. En fait, les protéines ne contiennent que vingt acides aminés différents, mais en les combinant dans de longues chaînes peuvent donner lieu à des milliers et des milliers de plis, une hélice ici, un tour après, un pli là-bas… en obtenant des structures très complexes.

Mais connaître la séquence génétique d'une protéine ne signifie pas que vous pouvez connaître automatiquement sa forme. Au contraire, quand une protéine se plie, deux acides aminés très éloignés de la chaîne peuvent rester les uns des autres. En fait, les acides aminés peuvent avoir des interactions chimiques très diverses : interactions ioniques, ponts H, interactions de Van der Waals, etc., de sorte que les biologistes moléculaires ont de grandes limites pour comprendre ce processus de pliage.

Compte tenu de la complexité du processus, tous les deux ans, le concours international de prédiction de la structure de protéines CASP a commencé à être organisé en 1994. Il a lieu tous les deux ans et participent de nombreux groupes de recherche. Les chercheurs de Google ont obtenu un résultat spectaculaire dans ce concours.

DeepMind a formé le réseau neuronal en reliant la forme et la séquence génique de milliers de protéines déjà connues. Basé sur cette connaissance, le programme Alpha Fold prédit la distance et l'angle entre chaque couple d'acides aminés, en effectuant un réglage pour trouver la configuration la plus stable.

Structure de trois protéines qui ont dû prévoir dans le concours. En vert, la structure vue avec cryomicroscopie; en bleu, celle prévue par DeepMind. Ils ont formé le programme Alpha Fold pour prédire des structures tridimensionnelles de protéines. Ed. DeepMind

Les résultats de l'intelligence artificielle permettent de prévoir de grands changements en bioingénierie et en médecine. En fait, il apportera de nouvelles clés pour comprendre les maladies. À plusieurs reprises, une mutation unique peut produire de grands changements dans le pliage de la protéine et donc dans sa fonction. De nombreuses maladies en découlent et les scientifiques pourront en connaître le fondement. Mais il permettra également de concevoir des protéines à la carte. Autrement dit, en concevant une structure particulière, il permettra de concevoir des médicaments avec une activité ou une autre.

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