Une intelligence artificielle a permis de concevoir des virus capables d’infecter des bactéries et de se multiplier. Parmi près de 300 génomes fabriqués puis testés, 16 ont donné des virus fonctionnels. Plusieurs se sont même montrés plus efficaces que leur modèle naturel dans certaines expériences sur des bactéries Escherichia coli.
Ces virus sont des bactériophages, souvent appelés simplement phages. Ils n’attaquent pas les cellules humaines : leur cible est une bactérie précise. Lorsqu’un phage infecte sa cible, il utilise sa machinerie pour fabriquer de nouvelles particules virales. La bactérie finit généralement détruite, ce qui explique l’intérêt médical de ces virus contre certaines infections bactériennes.
Représentation d’un phage fixé sur une bactérie.
© Adrien Bernheim
Pour cette expérience, Samuel King et ses collègues ont utilisé Evo 1 et Evo 2, des modèles d’intelligence artificielle entraînés sur des séquences génétiques. Leur fonctionnement rappelle celui des modèles qui prédisent la suite d’un texte. Ici, cependant, les éléments manipulés sont les lettres de l’ADN. L’objectif était de produire des génomes entiers ayant une organisation compatible avec celle d’un virus fonctionnel.
Le point de départ était ΦX174, un petit phage naturel bien connu qui infecte E. coli. Les modèles ont généré de nombreuses variantes de son génome. Les scientifiques ont ensuite retenu des candidats pour les fabriquer et vérifier expérimentalement s’ils pouvaient réellement former des virus capables d’infecter des bactéries.
Seize candidats ont franchi cette étape.
Leur intérêt ne vient pas seulement du fait qu’ils fonctionnent. Plusieurs possèdent des séquences génétiques nettement différentes de celles du phage naturel ayant servi de référence. L’observation de l’un d’eux au microscope électronique a aussi révélé l’utilisation d’une protéine d’emballage de l’ADN très différente de celle rencontrée chez ΦX174. L’IA n’a donc pas simplement reproduit le virus de départ.
Les scientifiques ont ensuite confronté certains phages générés à leur modèle naturel. Plusieurs se sont multipliés plus efficacement dans les expériences de compétition ou ont détruit les bactéries plus rapidement. Un mélange de phages conçus par IA a également réussi à attaquer trois souches d’E. coli devenues résistantes à ΦX174. Cette résistance est un problème courant : une bactérie peut évoluer et ne plus être vulnérable au virus qui l’infectait auparavant.
L’intérêt envisagé concerne notamment la phagothérapie, qui consiste à employer des phages pour combattre des bactéries pathogènes. Cette approche est étudiée comme complément possible aux antibiotiques, notamment lorsque des bactéries deviennent résistantes aux médicaments.
La prochaine question sera de savoir si cette méthode peut être étendue à d’autres familles de phages et à des cibles bactériennes médicalement pertinentes. Les auteurs présentent surtout leur travail comme une démonstration : un modèle génératif peut désormais proposer un génome viral entier, puis produire parmi ses créations des virus réellement fonctionnels après validation en laboratoire.
