L'IA de Stanford conçoit 16 virus inédits de toutes pièces, suscitant des alarmes en matière de biosécurité

L'IA conçoit des virus inédits de toutes pièces

Des chercheurs de l'université Stanford et de l'Arc Institute ont utilisé des modèles d'IA générative appelés Evo1 et Evo2 pour concevoir des génomes viraux complets et fonctionnels qui n'existent pas dans la nature, selon une étude publiée jeudi dans la revue Science. Les 16 virus obtenus sont des bactériophages, qui n'infectent que les bactéries et ne présentent aucune menace pour l'homme. C'est la première fois que l'IA est utilisée pour concevoir un génome entier capable de se répliquer.

L'approche s'inspire de la façon dont les grands modèles de langage comme ChatGPT apprennent les schémas textuels, mais au lieu de mots, les modèles Evo ont appris la « grammaire » de l'ADN à partir de millions de séquences génétiques. Les modèles ont été entraînés sur des données génétiques d'environ deux millions de bactériophages, les virus infectant les humains, les animaux ou les plantes étant délibérément exclus des données d'entraînement. À partir d'un fragment d'un virus naturel, l'IA a rédigé les plans génétiques complets de nouveaux virus.

Candidats générés par l'IA700 000

Sélectionnés pour la synthèse302

Bactériophages viables16

Candidats générés par l'IA

700000

Sélectionnés pour la synthèse

302

Bactériophages viables

16

Données tirées du texte de l’article

De 700 000 candidats à 16 virus fonctionnels

L'équipe a utilisé le ΦX174, un bactériophage minuscule et bien étudié, comme modèle. L'IA a généré environ 700 000 génomes candidats, que les chercheurs ont réduits à 302 des conceptions les plus prometteuses pour une synthèse en laboratoire. Chacun a été construit et introduit dans des bactéries E. coli, qui ont lu le code génétique et produit les nouveaux phages. Seuls 16 se sont avérés viables, un faible taux de réussite, mais les survivants étaient réels et fonctionnels.

Samuel King, doctorant dans le laboratoire, a décrit le moment où l'équipe a réalisé que les phages fonctionnaient.

« Nous avons commencé à voir des taches plus claires, et c'était extrêmement excitant. »

Brian Hie, professeur à Stanford et chercheur principal, a déclaré à la BBC que ces travaux représentaient un nouveau territoire scientifique.

« C'est la prochaine étape en complexité que l'IA générative peut concevoir. C'est la première fois que l'IA générative est utilisée pour concevoir un génome complet, quelque chose qui peut se répliquer et avoir d'autres fonctions à l'intérieur des cellules... c'était un nouveau territoire pour nous. »

L'un des 16 phages conçus par l'IA contenait des caractéristiques très éloignées des homologues naturels connus, suggérant que l'IA a conçu des solutions que l'évolution naturelle ne produirait pas en des millions d'années. Un cocktail des nouveaux phages a vaincu des souches d'E. coli devenues résistantes aux phages naturels, ce qui indique de potentielles nouvelles thérapies contre les bactéries résistantes aux antibiotiques.

Préoccupations en matière de biosécurité et lacune en matière de gouvernance

Les chercheurs ont intégré des garde-fous : ils ont exclu les virus infectant l'homme des données d'entraînement, n'ont travaillé qu'avec des phages inoffensifs et ont mené toutes les expériences dans un laboratoire sécurisé. Mais la méthode est désormais publique. Tom Inglesby et Moritz Hanke du Johns Hopkins Center for Health Security ont averti dans un article d'accompagnement dans Science que la gouvernance n'a pas suivi le rythme de la technologie.

« La capacité de composer des génomes viraux à l'aide de l'IA générative existe désormais ; la gouvernance pour l'orienter en toute sécurité n'existe pas. »

Tous les experts ne partagent pas cette alarme. Tom Ellis de l'Imperial College London a qualifié le ΦX174 de « littéralement le génome le plus petit et le plus facile à fabriquer » et a déclaré au Guardian que la menace est « très exagérée » par rapport au simple fait de modifier des agents pathogènes existants. Marc Van Ranst, virologue à la KU Leuven, a comparé cette avancée à l'apprentissage de la grammaire après le vocabulaire.

« Quand on apprend aussi la grammaire, on peut écrire un roman. Dans ce cas, l'IA nous enseigne la grammaire du matériel génétique. »

Van Ranst a mis en garde sur le fait que la technologie est facilement accessible et a appelé à une réglementation pour la biosécurité. Jordi García Ojalvo de l'Universitat Pompeu Fabra à Barcelone a qualifié les résultats de « percée significative » dans des commentaires au Science Media Centre. Les chercheurs ont déclaré que la prochaine étape consiste à tester le système avec d'autres types de virus.