Un nouvel outil d’IA pourrait rendre les futurs vaccins « à l’épreuve des variantes »

Un nouveau IA Un outil qui prédit les mutations virales pourrait guider les traitements contre le COVID-19 – et la prochaine pandémie.

Le système, nommé EVEscape, a été développé à la Harvard Medical School et à l’Université d’Oxford. Lors des tests, l’outil a prédit avec précision les variantes les plus préoccupantes et les plus fréquentes du virus SARS-CoV-2 apparues pendant la pandémie.

Une étude publié la semaine dernière dans Nature a révélé une série de résultats prometteurs. Les prévisions d’EVEscape se sont révélées plus précises que les approches expérimentales, tout en étant plus rapides et efficaces que les tests en laboratoire. L’outil a également réussi à identifier les thérapies qui auraient du mal à maîtriser les nouvelles variantes.

Les prévisions éclairent déjà les efforts de surveillance de la pandémie. Depuis plus d’un an, les chercheurs publient classements bihebdomadaires des nouvelles souches de SRAS-CoV-2 les plus préoccupantes. Les résultats sont partagés avec des groupes, dont l’Organisation mondiale de la santé (OMS).

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« Il y a encore des milliers de nouvelles souches qui émergent chaque mois – trop nombreuses pour être testées expérimentalement », a déclaré à TNW Pascal Notin, un chercheur de l’Université d’Oxford qui a co-écrit l’étude. « EVEscape nous permet de déterminer rapidement le niveau de menace des nouvelles souches. »

Notin et ses collègues ont également utilisé EVEscape pour prédire avec succès les mutations du VIH et de la grippe. Ils testent actuellement l’outil sur des virus moins connus qui pourraient également provoquer des pandémies, comme Nipah et Lassa.

Dans le avenir, les chercheurs envisagent qu’EVEscape puisse éclairer la conception de vaccins. À l’heure actuelle, les vaccins et les traitements sont testés rétrospectivement contre des mutations pandémiques antérieures.

EVEscape pourrait ajouter des évaluations sur la prochaine destination du virus. Cela laisse espérer un nouveau traitement puissant : les vaccins à l’épreuve des variantes.

Comment EVEscape prédit les mutations virales

Le nouvel outil est basé sur un modèle génératif appelé VEILLE (Modèle évolutif de l’effet Variant).

Initialement, EVE a été développé pour prédire les risques de mutations génétiques provoquant des maladies humaines, telles que les cancers. Lorsque le COVID-19 s’est révélé de manière alarmante capable de muter au-delà des contraintes des traitements, les chercheurs ont adapté leur modèle au SRAS-CoV-2.

Les modèles génératifs présentent des atouts uniques pour ce travail. Un aspect clé pour prédire quelles mutations échapperont à l’immunité est de savoir si elles préserveront la « forme physique » de la protéine virale. Cette forme physique conduit à une protéine fonctionnelle qui exprime, se replie et se lie au récepteur de la cellule hôte.

« Les modèles génératifs formés sur les séquences évolutives sont d’une aide cruciale pour soutenir cette prédiction », a déclaré Nodin.

Pour faire les prédictions, EVE est entraîné à apprendre un représentation compacte de certain séquences protéiques. Ces séquences ont conservé leur forme physique au cours de milliers, voire de millions d’années d’évolution.

« Ce faisant, il doit implicitement apprendre les contraintes biochimiques qui sous-tendent les séquences fonctionnelles », a expliqué Nodin. « Nous pouvons ensuite exploiter cette compréhension pour prédire si de nouvelles formes mutées de la protéine – qu’il s’agisse de protéines humaines ou virales – seront elles-mêmes fonctionnelles. »

Le futur combat de l’IA contre les virus

L’adaptabilité d’EVEscape vient de sa simplicité. L’outil apprend à partir d’un ensemble de données composé uniquement de séquences de protéines virales et de leur structure. De ce fait, elle peut être appliquée à n’importe quel virus et au tout début d’une pandémie.

« Il s’agit d’une grande amélioration par rapport aux méthodes qui nécessitent généralement d’attendre que les anticorps pandémiques pertinents soient largement disponibles pour les tests », a déclaré Nodin.

Une autre corde à l’arc d’EVEscape est sa conception modulaire. Lorsque des modèles génératifs plus puissants apparaîtront, les modèles actuels de prédiction de la condition physique pourront être rapidement remplacés.

Le COVID-19 a également élargi les utilisations potentielles d’EVEscape. Ta pandémie a fourni d’importantes leçons sur les prédictions de l’IA – et un immense bassin de données données. Avec cette richesse de informations, EVEscape peut faire des prédictions étonnamment précises sur des virus peu étudiés pour lesquels nous disposons de peu de données. Cela pourrait s’avérer extrêmement précieux lors de futures épidémies.