Le venin de serpent, un fléau mondial
Chaque année, les morsures de serpents venimeux tuent plus de 100 000 personnes et en blessent 300 000 autres, entraînant des amputations, des paralysies et des handicaps permanents. Les victimes sont souvent des agriculteurs, des bergers et des enfants dans les communautés rurales d’Afrique subsaharienne, d’Asie du Sud et d’Amérique latine. Pour eux, une morsure de serpent n’est pas seulement une crise médicale, mais aussi une catastrophe économique.
L’ancienne approche : inefficace et coûteuse
Le traitement n’a pas changé depuis plus d’un siècle. Les antivenins, dérivés du sang d’animaux immunisés, sont coûteux, difficiles à fabriquer et souvent inefficaces contre les toxines les plus mortelles. Pire encore, ils nécessitent une réfrigération et un personnel médical qualifié, ce qui les rend inaccessibles pour ceux qui en ont le plus besoin.
L’IA révolutionne la lutte contre les morsures de serpent
Aujourd’hui, une équipe dirigée par Susana Vázquez Torres, biologiste computationnelle travaillant dans le célèbre laboratoire de conception de protéines du lauréat du prix Nobel David Baker à l’Université de Washington, a utilisé l’IA pour créer de nouvelles protéines qui neutralisent les venins de serpent mortels dans des tests en laboratoire, plus rapidement, moins cher et plus efficacement que les antivenins traditionnels. Leurs recherches, publiées dans Nature, présentent une nouvelle classe de protéines synthétiques qui protègent avec succès les animaux contre des doses autrement létales de toxines de venin de serpent.
Des protéines synthétiques prometteuses
Pendant plus d’un siècle, la production d’antivenins reposait sur l’immunisation animale, nécessitant des milliers de traites de serpents et d’extractions de plasma. Torres et son équipe espèrent remplacer cela par une conception de protéines pilotée par l’IA, compressant des années de travail en quelques semaines.
À l’aide de l’architecture NVIDIA Ampere et des GPU L40, le Baker Lab a utilisé ses modèles d’apprentissage profond, notamment RFdiffusion et ProteinMPNN, pour générer des millions de structures antitoxines potentielles « in silico », c’est-à-dire dans des simulations informatiques. Au lieu de cribler un grand nombre de ces protéines en laboratoire, ils ont utilisé des outils d’IA pour prédire comment les protéines de conception interagiraient avec les toxines du venin de serpent, se concentrant rapidement sur les conceptions les plus prometteuses.
Les résultats ont été remarquables :
- Les protéines nouvellement conçues se sont étroitement liées aux toxines à trois doigts (3FTx), les composants les plus mortels du venin d’élapidé, neutralisant efficacement leurs effets toxiques.
- Les tests en laboratoire ont confirmé leur grande stabilité et leur capacité de neutralisation.
- Des études sur des souris ont montré un taux de survie de 80 à 100 % après une exposition à des neurotoxines mortelles.
- Les protéines conçues par l’IA étaient petites, résistantes à la chaleur et faciles à fabriquer, sans nécessiter de stockage au froid.
Une bouée de sauvetage pour les victimes les plus négligées
Contrairement aux antivenins traditionnels, qui coûtent des centaines de dollars par dose, il pourrait être possible de produire en masse ces protéines conçues par l’IA à faible coût, rendant le traitement vital disponible là où il est le plus nécessaire.
De nombreuses victimes de morsures de serpent ne peuvent pas se permettre un antivenin ou retardent la recherche de soins en raison des coûts et des barrières d’accessibilité. Dans certains cas, la charge financière du traitement peut plonger des familles entières dans la pauvreté. Avec un antidote accessible, abordable et stable à température ambiante, des millions de vies, et de moyens de subsistance, pourraient être sauvés.
Au-delà des morsures de serpent : l’avenir de la médecine conçue par l’IA
Cette recherche ne concerne pas seulement les morsures de serpent. Selon les chercheurs, la même approche pilotée par l’IA pourrait être utilisée pour concevoir des traitements de précision pour les infections virales, les maladies auto-immunes et d’autres maladies difficiles à traiter.
En remplaçant le développement de médicaments par essais et erreurs par une précision algorithmique, les chercheurs utilisant l’IA pour concevoir des protéines s’efforcent de rendre les médicaments vitaux plus abordables et accessibles dans le monde entier.
Torres et ses collaborateurs, dont des chercheurs de l’Université technique du Danemark, de l’Université du nord du Colorado et de la Liverpool School of Tropical Medicine, se concentrent désormais sur la préparation de ces protéines neutralisant le venin pour des tests cliniques et une production à grande échelle.
Si elle réussit, cette avancée pilotée par l’IA pourrait sauver des vies et améliorer les familles et les communautés du monde entier.
