Publié le 2024-02-29. Des chercheurs ont mis au point une intelligence artificielle révolutionnaire capable de prédire la fonction de gènes jusqu’alors inconnus, ouvrant de nouvelles perspectives pour la compréhension de la biologie animale et de l’évolution des espèces.
- L’outil, baptisé FANTASIA, a permis d’attribuer une fonction à 24 millions de gènes codant pour des protéines appartenant au « protéome sombre ».
- Il peut analyser un génome animal complet en quelques heures sur un ordinateur standard, ou en seulement 30 minutes avec du matériel spécialisé.
- Ce projet est mené par des équipes de l’Institut de biologie évolutive (IBE) et du Centre andalou de biologie du développement (CABD).
Une avancée majeure vient de voir le jour dans le domaine de la génomique. Une équipe de scientifiques a développé une intelligence artificielle (IA) capable de déchiffrer les fonctions de protéines jusqu’ici considérées comme « sombres », c’est-à-dire dont le rôle biologique était inconnu. Cet outil, nommé FANTASIA (Functional ANnoTAtion based on embedding space SImilArity), représente une percée significative pour la compréhension des mécanismes fondamentaux de la vie.
L’innovation a été utilisée par des chercheurs de l’Institut de biologie évolutive (IBE) et du Centre andalou de biologie du développement (CABD) pour analyser près de 1 000 génomes animaux avec une précision avoisinant les 100 %. Le système a notamment réussi à identifier la fonction de 24 millions de gènes codant pour des protéines issues du protéome sombre, un ensemble de protéines dont la fonction reste un mystère pour la science.
FANTASIA se distingue par sa capacité à traiter d’énormes volumes de données, le fameux « Big Data ». L’outil peut analyser l’intégralité d’un génome animal en quelques heures sur un ordinateur conventionnel, réduisant ce temps à seulement 30 minutes avec un équipement plus performant. Cette rapidité d’analyse ouvre la voie à des découvertes accélérées dans divers domaines de la biologie.
« Comprendre la fonction de ces gènes grâce à ce nouvel outil ouvre une nouvelle fenêtre sur la connaissance de la biologie animale. Cela nous permettra de comprendre comment surviennent les innovations évolutives et quel rôle jouent les protéines inconnues dans la diversité et l’adaptation des espèces », explique Rosa Fernández, directrice du projet au BIE (Centre commun du Conseil supérieur de la recherche scientifique et de l’Université Pompeu Fabra). Ana Rojas, du CABD (Centre dépendant du CSIC, de la Junta de Andalucía et de l’Université Pablo de Olavide), dirige également ce projet ambitieux.
La connaissance de la fonction des protéines est cruciale en biologie et en médecine. Par exemple, l’insuline est utilisée pour traiter le diabète précisément parce que l’on connaît sa fonction dans le corps humain. De la même manière, chaque protéine possède un rôle spécifique, et les gènes contiennent les instructions nécessaires à leur fabrication continue dans les cellules.
Si le génome d’un organisme contient la formule pour fabriquer toutes ses protéines, une part importante de ces dernières reste encore énigmatique, en particulier chez les mammifères et les invertébrés. Chez l’homme, entre 80 et 90 % des protéines sont déjà identifiées, mais ce chiffre chute considérablement chez d’autres espèces, où plus de la moitié des protéines restent à déchiffrer.
Jusqu’à présent, les scientifiques s’appuyaient sur la comparaison des protéines inconnues avec des protéines déjà caractérisées et présentant des similitudes dans leur séquence génétique. Cependant, cette méthode ne permet pas d’identifier la fonction de nombreux gènes qui n’ont pas d’équivalent connu. FANTASIA brise cette limitation, permettant d’explorer le vaste territoire inconnu du protéome sombre.
Cet outil promet d’ouvrir de nouvelles perspectives sur le fonctionnement des organismes vivants et l’évolution de la vie, avec des implications potentielles majeures pour la médecine et la biotechnologie. Il représente une avancée décisive dans la quête pour comprendre les mécanismes complexes qui régissent le monde vivant.
Le protéome sombre désigne l’ensemble des protéines d’un organisme dont la fonction est encore inconnue ou mal comprise par la science. Malgré la possibilité de séquencer les longs fragments d’ADN qui les composent, la fonction de nombreuses protéines demeure un mystère, limitant notre compréhension de processus biologiques fondamentaux tels que l’évolution des espèces, leur métabolisme ou leur santé.