11 Avr, 2025
Le design de protéines fait un bond en avant grâce à une IA générative hybride. Cette innovation scientifique transforme la biologie en permettant de créer de nouvelles enzymes aux applications prometteuses en sante. Les chercheurs de l’INRAE sont à l’origine de cette avancée majeure.
Une révolution scientifique dans le design des protéines
Les protéines, composants fondamentaux des organismes vivants et de nombreux aliments, remplissent des fonctions biologiques essentielles comme le transport des molécules, la signalisation cellulaire et la catalyse enzymatique. Chaque protéine est constituée d’une chaîne d’acides aminés qui, une fois assemblée, adopte une structure tridimensionnelle déterminante pour son activité. Or, la complexité de ce repliement rend la prédiction et la conception de nouveaux marconutriments particulièrement ardus. Les progrès récents en intelligence artificielle apportent des solutions inédites à cette difficulté, permettant le design de protéines inédites et fonctionnelles grâce à une IA générative hybride.
La conception protéinique boostée par une intelligence artificielle
La science du design de protéines par intelligence artificielle a pris un tournant majeur avec l’attribution du prix Nobel de chimie 2024 à des chercheurs ayant démontré la capacité de l’intelligence artificielle à créer des acides aminés sur mesure. En s’appuyant sur des bases de données massives et des algorithmes de machine learning, les scientifiques ont mis au point une IA générative hybride, combinant à la fois l’apprentissage profond et le raisonnement logique. Cette approche dépasse les méthodes classiques en rendant le processus de conception protéinique plus efficace et plus accessible.
L’INRAE, à travers une collaboration entre spécialistes du raisonnement artificiel et modélisateurs moléculaires, a mis au point une technologie capable d’effectuer la conception protéinique et enzymatique présentant des propriétés sur mesure, testées et validées expérimentalement. Cette approche ouvre la voie à des applications concrètes en biologie, en santé et en environnement.
IA générative hybride : une approche neuro-symbolique innovante
Cette nouvelle génération d’intelligence artificielle repose sur deux axes majeurs :
- L’apprentissage profond : il permet d’exploiter des bases de données comme la Protein Data Bank, recensant des milliers de structures protéiques connues. En analysant ces données, l’AI identifie les schémas récurrents et les relations entre les séquences d’acides aminés et leur structure tridimensionnelle.
- Le raisonnement automatique : il intègre les règles physiques et les objectifs du concepteur pour le design de protéines répondant à des exigences précises. Ce système associe intelligence artificielle et principes de la biologie moléculaire pour guider la création de structures protéiques sur mesure.
L’IA générative hybride s’inspire de modèles existants d’intelligence artificielle appliqués à la génération textuelle (ChatGPT, Gemini) et visuelle (DALL-E, Midjourney). Cette approche permet une grande flexibilité et précise le design protéinique en fonction de leurs futures applications.
Applications potentielles en santé et environnement
Le potentiel de cette technologie est immense. En biologie médicale, le design de protéines assisté par AI pourrait révolutionner la mise au point de traitements innovants. De nouvelles enzymes conçues sur mesure pourraient aider à dégrader des substances toxiques dans l’organisme ou améliorer l’efficacité de thérapies ciblées contre des maladies rares.
Dans le domaine environnemental, cette même technologie pourrait être exploitée pour créer des molécules azotées capables de dégrader les plastiques, traiter les déchets organiques de manière optimisée, ou encore améliorer la fertilité des sols en optimisant les symbioses microbiennes.
Bien que les avancées en design de protéines soient prometteuses, des défis scientifiques subsistent. L’optimisation de ces méthodes et leur validation expérimentale restent des étapes essentielles avant une intégration massive dans les secteurs industriels et médicaux.
Source : INRAE – https://www.inrae.fr/actualites/avancee-majeure-biologie-ia-generative-hybride-concoit-nouvelles-molecules – Publié le 03/03/2025