Changer une seule lettre de notre ADN peut parfois modifier le fonctionnement d'une cellule, et une IA vient d'en examiner virtuellement toutes les possibilités.
Notre ADN contient environ 3 milliards de paires de lettres chimiques. À chaque position, une lettre peut être remplacée par l'une des trois autres. Cela représente près de 9 milliards de changements possibles. La plupart sont sans conséquence notable, mais certains peuvent perturber un gène ou la façon dont il est utilisé.
Modèle moléculaire de la double hélice d’ADN.
Crédit : OpenStax Anatomy and Physiology — CC BY 4.0
Les tester un par un en laboratoire serait irréaliste. Google DeepMind a donc utilisé son modèle d'intelligence artificielle AlphaGenome pour calculer à l'avance les effets possibles de ces 9 milliards de changements. Les résultats sont regroupés dans AlphaGenome Atlas, une base de données d'environ 1 pétaoctet, soit un million de gigaoctets.
Concrètement, l'outil estime ce qu'un changement de l'ADN pourrait provoquer à l'intérieur des cellules. Par exemple, une mutation peut modifier l'activité d'un gène ou perturber la fabrication d'une protéine. Ces indices peuvent ensuite aider les chercheurs à choisir les mutations à étudier réellement.
Pour faciliter ce tri, chaque changement reçoit aussi un score appelé AVI. Un nombre unique résume ainsi l'importance probable de son effet. Cette étape est particulièrement utile lorsqu'un patient atteint d'une maladie rare possède des milliers de différences génétiques et qu'il faut repérer celles qui méritent des analyses supplémentaires.
L'intérêt ne se limite pas aux gènes qui donnent directement les instructions pour fabriquer des protéines. Ces zones ne représentent qu'environ 2 % du génome. Les 98 % restants participent notamment au contrôle de l'activité des gènes. AlphaGenome Atlas permet également d'examiner les changements situés dans cette vaste partie de l'ADN.
Des chercheurs ont déjà confronté certaines prédictions à des expériences. Dans l'étude d'une maladie rare non résolue, l'outil a notamment permis de repérer une mutation liée au gène DNM1. Les calculs indiquaient qu'elle perturbait la manière dont la cellule assemble ses instructions avant de fabriquer une protéine. Des tests expérimentaux ont ensuite confirmé cet effet.
AlphaGenome Atlas reste avant tout un outil de recherche : ses prédictions ne remplacent ni une expérience biologique ni un diagnostic médical. La base est désormais accessible gratuitement aux chercheurs universitaires par une interface web et une API. Ils peuvent donc partir d'une mutation précise, examiner ses effets possibles, puis décider lesquelles tester en priorité au laboratoire.