Comment l’intelligence artificielle peut contribuer à la quête de l’immortalité

La quête de l’élixir de vie est intrinsèque à l’humanité. Alors que la mythologie grecque antique raconte comment Zeus a décapité son père Chronos et a ainsi acquis l’immortalité, la physique moderne discute des moyens de manipuler le temps à notre avantage.

Dans le cadre de ce voyage, une équipe de scientifiques de l’entreprise californienne Integrated Biosciences a collaboré avec des chercheurs de l’Université Harvard et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis.

“La découverte de sénolytiques à petites molécules grâce aux réseaux neuronaux profonds” est la traduction libre du nom de l’étude publiée, “Discovering small-molecule senolytics with deep neural networks”. Ce nom peut être compliqué.

Depuis que la recherche a été détaillée dans un article de la revue Nature Aging en mai de cette année, sa dissémination n’a pas encore beaucoup progressé dans le milieu universitaire.

Dans le texte, leurs objectifs sont énoncés comme suit : “Nous formons des modèles d’apprentissage profond avec les résultats d’un échantillon de petites molécules ayant une activité sénolytique, et appliquons nos modèles pour découvrir des composés structuralement diversifiés”.

En réduisant le vieillissement des cellules et, par conséquent, en luttant contre des maladies telles que la fibrose, les tumeurs, l’inflammation et l’arthrose, ce que les scientifiques ont fait, c’est utiliser l’intelligence artificielle (IA) pour rechercher d’éventuels remèdes.

“Rechercher un nouveau médicament, c’est comme chercher une aiguille dans une botte de foin”, explique Felix Wong, physicien chimiste américain et mathématicien, expert en biophysique, auteur principal de l’étude et l’un des fondateurs d’Integrated Biosciences, dans une interview accordée à BBC News Brasil.

“Dans notre cas, la botte de foin est constituée de tous les composés chimiques potentiels qui ont déjà été créés ou pourraient être développés.”

En utilisant l’IA, Wong est capable de tester comment plus de 800 000 options de solutions chimiques réagissent à des médicaments potentiels pouvant sélectionner et éliminer les cellules sénescentes, souvent appelées “cellules zombies” dans le corps, qui conduisent aux processus de vieillissement.

Enfin, lui et son équipe ont découvert trois médicaments potentiellement dangereux qui, en théorie, pourraient passer ce test.

“Si nous devions tout rechercher, c’est-à-dire examiner chaque composé, cela nécessiterait des efforts considérables, car la botte de foin serait presque infinie”, a déclaré Wong.

“Nous utilisons l’IA pour rechercher cette botte de foin de manière beaucoup plus efficace, en faisant en sorte que la machine prévoie les candidats médicamenteux les plus susceptibles de fonctionner.”

Selon un article de Nature Aging, la méthodologie a été soulignée comme la principale différence de la recherche par le biophysicien Andrew Rutenberg, professeur à l’Université de Dalhousie au Canada.

“Ce travail impressionnant utilise des techniques d’apprentissage automatique en profondeur pour explorer des structures moléculaires diverses dans le but de les utiliser comme nouveaux sénolytiques.”

Les auteurs exposent une façon dont “l’information chimique” ou la “chineformation” peut être utilisée pour créer de nouveaux médicaments prometteurs contre le vieillissement, testés par eux et éventuellement partagés pour accélérer d’autres découvertes moléculaires.

Comment éduquer l’IA pour l’activer dans les études
L’expérience a commencé par préparer la machine à le faire.

Au début, les scientifiques ont évalué environ 2 400 composés dans des tubes à essai pour voir s’il était possible de tuer les cellules zombies. Ensuite, ils ont alimenté le programme avec les données recueillies.

Après cette formation, l’IA a été utilisée pour trouver les meilleurs candidats parmi plus de 800 000 options de médicaments anti-âge.

À la recherche du médicament le plus efficace, le robot est capable d’évaluer simultanément toutes les alternatives. Dans le domaine scientifique, pendant cette phase, l’expérience a été réalisée “en silicium”, c’est-à-dire dans un environnement numérique.

216 composés ont été retenus. Parmi eux, 25 présentaient une activité sénolytique élevée, ce qui signifie qu’ils sont très efficaces pour tuer les cellules sénescentes.

Par la suite, la sélection a été réduite à trois médicaments potentiels grâce à de nouveaux essais en laboratoire. Une souris de 80 ans a été choisie pour tester l’un d’entre eux.

Les scientifiques ont détecté une diminution des marqueurs du vieillissement, c’est-à-dire du nombre de “zombies” dans les reins de la souris.

Wong affirme que cela “indique que le composé peut réduire efficacement le vieillissement des cellules chez les animaux vivants”.

À l’heure actuelle, les trois solutions en phase de test sont connues sous les noms de BRD-K20733377, BRD-K56819078 et BRD-K44839765.

Des mots difficiles qui semblent provenir d’étiquettes de laboratoire. “Mais un jour, ils pourraient nous permettre à tous de vivre plus longtemps et en meilleure santé”, affirme Wong.

“Pourquoi ne pas effectuer des évaluations sur des sujets humains ?”
Les principaux facteurs évalués lors du criblage effectué par l’IA étaient les effets secondaires probables des médicaments.

“Nous utilisons des ordinateurs dans les expériences biologiques depuis plus de cinquante ans, mais l’IA a progressé à un point tel qu’il est possible de mener aujourd’hui des expériences d’une telle ampleur”, explique Aline Martins, biologiste brésilienne, à BBC News Brasil.

Elle travaille en tant que chercheuse à l’Institut de recherche Scripps à San Diego, aux États-Unis, où elle étudie l’intelligence artificielle pour trouver des composants biologiques plus efficaces capables de détecter et de prévenir les maladies.

Bien qu’elle ne soit pas l’une des auteurs de l’étude, Martins était enthousiaste à l’idée du travail de son collègue car il a “testé de nombreuses façons de savoir comment des milliers de substances existantes, avec des ingrédients actifs décrits dans la littérature scientifique, peuvent être réutilisées pour lutter contre le vieillissement.”

Elle mentionne également que c’est “quelque chose d’impossible à faire chez les humains, ou en laboratoire, sans utiliser cet environnement en silicium.”

Nos corps n’ont pas nécessairement à faire face à des cellules mortes ou mourantes. Au contraire, elles fonctionnent également comme un mécanisme naturel anti-cancer.

“En empêchant les cellules endommagées de se diviser, ce processus réduit les chances que les cellules deviennent incontrôlables et deviennent cancéreuses”, note Felix Wong.

Bien que les zombies conduisent au vieillissement, ils peuvent entraîner des maladies telles que l’arthrose, l’inflammation ou le cancer en tant qu’effet continu.

“Ce que nous recherchons aujourd’hui, c’est un sénolytique équilibré, capable de stopper nos processus de vieillissement, mais sans causer d’effets encore plus nocifs et toxiques”, affirme Aline Martins.

Selon Wong, nous pourrions nous approcher de cet ange.

Les règles de la science sont suivies. Nous voulons éventuellement tester ces composés sur des humains, dans le but de les utiliser pour augmenter notre espérance de vie en éliminant les sous-populations nocives de cellules vieillissantes.