La pandémie a marqué un tournant dans la nécessité de connaître la capacité des virus à muter. Il existe cependant un grand nombre d’agents pathogènes qui, en modifiant une partie de leur génome, deviennent de nouvelles menaces. Partant de ce principe, des chercheurs de la Harvard Medical School (HMS) et de l’ Université d’Oxford ont développé une intelligence artificielle dont l’objectif principal est de prédire vers quelles variantes un germe peut évoluer.
L'étude, publiée dans Nature , a donné des détails sur ce que l'on appelle EVEscape , une IA qui fournit deux aspects essentiels : des séquences évolutives (qui prédisent les changements que le virus peut avoir) et des informations biologiques et structurelles détaillées sur l'agent pathogène. De cette manière et grâce à la conjonction des deux éléments, l’outil peut faire ces prédictions.
Selon les experts, cet outil avait une étape préalable : EVE. Cet acronyme est l' abréviation de « modèle à effet de variante évolutive », qui a été développé dans le but de détecter les mutations génétiques pouvant causer des maladies humaines.
"Le cœur d'EVE est un modèle génératif qui apprend à prédire la fonctionnalité des protéines sur la base de données évolutives à grande échelle entre les espèces", ont déclaré les experts dans un communiqué. Dans le même temps, ils ont souligné que cette IA leur permettait d’identifier les mutations pathogènes parmi celles qui sont bénignes, qui font référence à des gènes impliqués dans « diverses conditions, notamment les cancers et les troubles du rythme cardiaque ».
Avec la pandémie, et après avoir obtenu des résultats en prédisant l’évolution de virus comme le VIH et la grippe, les experts se sont concentrés sur le SRAS-CoV-2 et ses futurs variants inquiétants. « Toutes les deux semaines, ils publient un classement des nouvelles variantes. Au fil du temps, ces informations pourraient aider les scientifiques à développer des vaccins et des thérapies plus efficaces », ont-ils déclaré dans le communiqué. Parallèlement, ils ont annoncé avoir déjà commencé à étendre leurs recherches et à ajouter de nouveaux agents pathogènes.
Debora Marks , professeur de biologie des systèmes à l' Institut Blavatnik du HMS et auteur principal de l'étude, l'objectif est "de savoir si nous pouvons anticiper la variation des virus et prédire de nouvelles variantes, car si nous pouvons le faire, ce sera extrêmement important." pour concevoir des vaccins et des thérapies.
COVID et ses mutations
Au travail, les scientifiques sont remontés à janvier 2020 , juste avant que la pandémie de COVID-19 ne soit déclarée, et ont demandé à EVEscape de prédire ce qui arriverait au SRAS-CoV-2 . Comme ils l'ont indiqué, cet outil "a prédit quelles mutations se produiraient pendant la pandémie avec une précision similaire à celle des approches expérimentales qui testent la capacité du virus à se lier aux anticorps produits par le système immunitaire". Cependant, il a pu prédire plus efficacement laquelle de ces mutations serait la plus répandue.
Mais ce n'est pas tout, il a pu « faire ses prédictions plus rapidement et plus efficacement que les tests en laboratoire, car il n'a pas eu besoin d'attendre que les anticorps pertinents émergent dans la population et soient disponibles pour les tests ». S’il avait été mis en œuvre dès le début de la pandémie, selon les experts, il aurait prédit les mutations les plus fréquentes et identifié les variants les plus préoccupants.
Les experts ont même déclaré que cet outil « prédisait quelles thérapies à base d’anticorps perdraient de leur efficacité à mesure que la pandémie progressait et que le virus développait des mutations pour échapper à ces traitements ». "En déterminant rapidement le niveau de menace des nouvelles variantes, nous pouvons contribuer à éclairer les décisions de santé publique antérieures", a déclaré la co-auteure principale Sarah Gurev, étudiante diplômée du programme de génie électrique et d'informatique du Marks Lab du MIT.
Nicole Thadani, co-auteure principale et ancienne chercheuse du laboratoire de Marks, a ajouté : "Nous prenons des informations biologiques sur le fonctionnement du système immunitaire et les ajoutons à nos enseignements tirés de l'histoire évolutive plus large du virus. " analyser des virus tels que Lassa et Nipah , deux agents pathogènes à potentiel pandémique sur lesquels il existe relativement peu d'informations, pour évaluer leurs projections.
« Une autre application importante d'EVEscape serait d'évaluer les vaccins et les thérapies contre les variantes virales actuelles et futures. Cette capacité peut aider les scientifiques à concevoir des traitements capables de résister aux mécanismes d’évasion acquis par un virus », indiquent les experts dans l’article. Tandis que Thadani complétait : « Historiquement, la conception thérapeutique et vaccinale a été rétrospective, lente et liée aux séquences exactes connues d'un virus donné. »