Une IA a créé de l’ADN humain totalement artificiel


Des chercheurs français et estoniens ont récemment obtenu des génomes humains artificiels par le biais d’une intelligence artificielle.

Ces ADN sont uniques et surtout, ils n’appartiennent donc à personne. Quel est l’intérêt de telles recherches ?


De l’ADN d’humains imaginaires

Le Human Genome Project-Write, a pour l’objectif d’obtenir un génome humain entier, mais complètement artificiel.

En 2017, des questions éthiques venaient déjà interroger cette étape cruciale de l’ingénierie génétique. Or, dans une étude publiée dans la revue PLOS Genetics le 4 février 2021, des généticiens de l’Université Paris-Saclay (France) et de l’Université de Tartu (Estonie) ont également affirmé avoir mis au point des génomes humains artificiels.

En réalité, les chercheurs ont réussi à obtenir de l’ADN en partie seulement. Toutefois, la particularité de ces travaux réside ailleurs.

Il est ici question d’ADN « inexistants », c’est-à-dire n’appartenant à personne, comme s’il s’agissait d’humains imaginaires. Ces génomes ont en outre été conçus par une intelligence artificielle.

Plus précisément, les généticiens ont utilisé des réseaux de neurones artificiels et le machine learning pour traiter des informations génétiques. Il s’agissait de faire en sorte que l’IA apprenne les distributions complexes de véritables ensembles de données génomiques à partir de banques de données de génomes humains. Ensuite, l’IA a généré de nouveaux génomes artificiels, ce qui constitue une étonnante première.

Une possible utilité en recherche biomédicale pour ces génomes artificiels

Les scientifiques de l’étude sont formels : les génomes artificiels obtenus sont réalistes et il ne s’agit pas de reproductions de génomes existants. En revanche, ceux-ci retranscrivent en partie la base de données source, concernant par exemple la fréquence allélique, relative au taux de présence d’un allèle dans les gènes d’une population.

Pour les chercheurs, cette technique permet de conserver de nombreuses caractéristiques complexes que l’on retrouve dans les génomes authentiques. Finalement, la seule différence est que ces génomes n’appartiennent à aucun donneur.

Mais à quoi ces travaux peuvent-ils bien servir?

Selon les généticiens, il est possible de leur trouver une utilité en recherche biomédicale.

Dans ce domaine, les données génétiques représentent une ressource importante. En revanche, elles sont rarement exploitables pour des questions de confidentialité. Toutefois, avec les génomes artificiels, ce problème n’en est plus un.


La recherche pourrait donc se baser sur des données génétiques d’humains imaginaires afin de permettre à une IA d’imaginer les caractéristiques biologiques en lien avec ces génomes artificiels.


Cependant, les chercheurs n’ont pas fourni d’explication à propos des éventuelles applications plus larges d’une telle possibilité en matière d’ingénierie génétique.

Un algorithme capable de générer des génomes artificiels humains

Ces séquences de génomes totalement synthétiques n’appartiennent à aucun être humain mais sont impossibles à différencier de « vrais » génomes humains.

Pourtant:

« Les réseaux neuronaux génératifs ont été utilisés efficacement dans de nombreux domaines différents au cours de la dernière décennie, y compris dans l’imagerie photoréaliste », observent les auteurs de ces nouveaux travaux.

En appliquant un concept similaire avec les données génétiques, les chercheurs ont entraîné leurs réseaux de neurones à l’aide de séquences issues de 2.500 personnes, stockées dans des banques de données. Le système devait générer des séquences aux caractéristiques similaires, puis mélangeait ses créations aux vrais afin de voir s’il parvenait à voir la différence.

A force d’entraînement, les génomes artificiels générés ont fini par reproduire fidèlement les caractéristiques des vrais génomes, telles que les fréquences des allèles (les différentes versions d’un gène).

Dans le futur, les chercheurs envisagent que ces génomes artificiels « contribueront à des applications aussi diverses que la compréhension de notre passé évolutif ou l’épidémiologie médicale grâce à l’inclusion d’une plus large diversité génétique ».


Les recherches sur les modifications du génome seront également facilitées…


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