Coronavirus: l'intelligence artificielle traque l'ennemi jusque dans ses gènes

Publié par Adrien le 27/03/2020 à 09:00
Source: Université de Montréal
L'équipe de Julie Hussin, composée d'une dizaine de chercheurs en bio-informatique, s'attaque à la caractérisation génétique du coronavirus responsable de la COVID-19.

Des chercheurs montréalais en bio-informatique utiliseront l'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités...) pour tracer le profil génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) du coronavirus responsable de la pandémie (Une pandémie (du grec ancien πᾶν / pãn (tous) et δῆμος / dễmos (peuple)) est une épidémie touchant une part exceptionnellement...) actuelle. "Depuis son apparition en Chine, le virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous...) a connu une évolution que nous devons comprendre pour mettre au point (Graphie) un vaccin ou des traitements personnalisés", explique Julie Hussin, professeure à la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...) de l'Université de Montréal (L’Université de Montréal est l'un des quatre établissements d'enseignement supérieur de Montréal au Québec. Elle est l'une des dix grandes universités du...), dont le laboratoire à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) de cardiologie (La cardiologie est la spécialité médicale qui étudie le cœur et ses maladies. Le médecin qui s’en occupe s’appelle le cardiologue. Par extension, il...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de...) (ICM) vient d'être mobilisé dans cette bataille sans précédent.


Les chercheurs mèneront des analyses en s'appuyant notamment sur leurs expertises en génétique des populations, génétique statistique et apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles, par l'observation,...) profond. Crédit: Getty

En collaboration avec le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche...) Jean-Claude Tardif, de l'ICM, qui a lancé cette semaine l'étude COLCORONA, destinée à tester un médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir un diagnostic....) contre les effets du nouveau coronavirus auprès de 6000 patients canadiens atteints de la COVID-19, la professeure Hussin et ses collègues mettront toute leur énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) à traquer l'ennemi jusque dans ses gènes. "L'image la plus appropriée est celle d'un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée...) dont la base du tronc (Un tronc peut être :) est le premier virus passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...) de la chauve-souris à l'humain, illustre-t-elle. Depuis, il a connu de multiples mutations qui donnent naissance à de nouvelles versions formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et...) autant de branches. Nous tenterons d'en donner le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) le plus exact possible à partir de l'ARN recueilli directement des souches vivantes dans différentes parties du globe et notamment au Québec."

S'appuyant sur leurs expertises en génétique des populations, génétique statistique et apprentissage profond (deep learning) et en vertu de leurs collaborations avec Mila (Institut québécois d'intelligence artificielle) et la jeune pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) InVivo AI, les chercheurs mèneront des analyses des séquences virales à divers stades de leur évolution.

Comme il est indiqué dans la description du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique,...), on ciblera des indices associés à des régions géographiques où des malades ont été déclarés positifs à la COVID-19. "Plus précisément, nous nous intéressons aux interactions virus-hôte des souches du virus qui peuvent affecter les humains différemment selon leur ethnicité, leur sexe (Le mot sexe désigne souvent l'appareil reproducteur, ou l’acte sexuel et la sexualité dans un sens plus global, mais se réfère aussi aux...), leur âge, leurs comorbidités, les médicaments prescrits et leur profil génétique", peut-on lire. De telles connaissances sont essentielles pour comprendre comment l'épidémie évolue et pour concevoir des solutions thérapeutiques.

Des bio-informaticiens prêts


Julie Hussin Crédit: IVADO
Comme son nom l'indique, la bio-informatique (On regroupe sous le terme de bioinformatique un champ de recherche multi-disciplinaire où travaillent de concert biologistes, informaticiens, mathématiciens et physiciens, dans le but de...) cherche à résoudre des problèmes biologiques par des calculs informatiques. Comme un virus est un organisme vivant, les bio-informaticiens estiment pouvoir préciser sa composition génétique et ses différentes mutations à l'aide de puissants ordinateurs. On ne peut rien conclure pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.), mais le virus est l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) d'une attention mondiale dans des milliers de laboratoires spécialisés.

Les membres du laboratoire de la professeure Hussin se sont d'abord plongés dans l'abondante littérature scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) portant sur la COVID-19, qui se compte déjà par dizaines d'articles; pas moins de 400 ont été publiés sur le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont...) des coronavirus. "De nombreuses équipes chinoises se sont concentrées sur ce coronavirus et ont diffusé leurs résultats dans un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) record. Cela nous est très utile, mais nous devons amorcer des recherches de façon plus large, car ces études sont souvent limitées à une ou deux mutations."

Un virus efficace

Dans un sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant...), ce nouveau coronavirus fascine les chercheurs par l'efficacité de son mode de propagation. En quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), il s'est étendu à une bonne partie des nations et continue de progresser. Un très grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de paires de bases qui composent son ADN ont déjà muté. Répondant au processus de la sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution des espèces. Ce mécanisme est particulièrement important du fait qu'il explique...), les mutations les mieux adaptées survivent et se propagent à leur tour, rendant potentiellement le virus encore plus efficace...

Ce processus constitue justement le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de recherche de Julie Hussin, qui a réalisé sa maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs...) avec Damian Labuda sur les processus de sélection naturelle des populations humaines et qui s'est spécialisée par la suite avec Philip Awadalla sur d'autres aspects de l'évolution du génome en lien avec la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) humaine. Originaire de Belgique, la chercheuse a effectué ses études postdoctorales à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) d'Oxford, en Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni. Elle est de loin la plus peuplée, avec 50 763 000 habitants (en 2006), qui représentent 83,8% de la population...), avant d'accepter un poste au Département de médecine de l'Université de Montréal en 2017. Elle est également professeure membre de l'Institut de valorisation des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) (IVADO) et chercheuse boursière junior 1 du Fonds de recherche du Québec‒Santé à l'Institut de cardiologie de Montréal.

Elle donne actuellement le cours Génétique des populations et épidémiologie à la Faculté de médecine. Ses travaux sont financés par l'IVADO, Génome Québec et divers organismes internationaux.
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