Intelligence artificielle et impression écologique pour s'attaquer à la COVID-19

Publié le lundi 30 août 2021

Ghassan Jabbour

De l’équipement de protection individuelle qui élimine le virus à l’origine de la COVID-19. Des murs, des planchers et même des draps d’hôpital qui s’autodésinfectent. Science-fiction ou réalité? Selon Ghassan Jabbour, l’idée n’est pas si farfelue. Dans son plus récent projet de recherche, le professeur à la Faculté de génie de l’Université d’Ottawa a fait appel à l’intelligence artificielle (IA) pour analyser une myriade de données, à la recherche de nanoparticules aux propriétés moléculaires capables de neutraliser le coronavirus.

« La surface du coronavirus est recouverte de protéines de spicule, ou protéines S, explique-t-il. C’est cet agent qui s’agrippe aux cellules humaines, un processus qu’on appelle amarrage, de la même façon qu’on déposerait un appareil mobile sur son socle pour le recharger. Nous étions à la recherche d’une nanoparticule qui recouvrirait l’extrémité des protéines. Le virus aurait alors du mal à s’agripper à l’hôte, ce qui aurait essentiellement pour effet de le désactiver – un peu comme si on limait les crans d’une clé pour qu’elle ne tourne plus dans la serrure. »

Le professeur Jabbour et le chercheur postdoctoral Ned Booker ont misé sur l’IA, et plus particulièrement sur l’apprentissage machine et l’exploration de données, pour analyser des centaines de milliers de produits chimiques et déterminer lesquels feraient le mieux obstacle au virus.

« Nous avons parcouru les bases de données de revues scientifiques, colligé tous les articles pertinents sur la COVID-19 et les nanoparticules, puis tiré le nom des produits chimiques connexes pour voir si certains avaient la capacité d’inhiber le virus, poursuit-il. Nous avons isolé environ 50 000 produits. Nous les avons numérisés, leur avons donné chacun un code – différentes séquences binaires –, puis avons entrepris de les étudier un par un. »

En jumelant chacun de ces produits à une nanoparticule d’argent ou de cuivre, l’équipe de recherche optimisait leur capacité d’amarrage au virus pour mieux lui faire directement obstacle. « Plus l’amarrage est réussi, plus le virus s’en trouve neutralisé. Nous avons évalué lesquels donnaient de bons résultats, les avons classés par ordre d’efficacité, puis avons choisi ceux dont on voudrait couvrir la surface des nanoparticules pour qu’elles s’accrochent mieux au virus. »

La plupart des laboratoires de recherche universitaire n’ont pas suffisamment de mesures de biosécurité en place pour effectuer des tests sur le virus SRAS-CoV-2. L’équipe du chercheur s’est donc plutôt rabattue sur des installations de niveau 2 de l’Université pour tester l’efficacité des nanoparticules sur un substitut.

Extrêmement coûteuses et chronophages, ces expériences ont malgré tout pu être ramenées à l’essentiel grâce à l’intelligence artificielle, qui a permis d’isoler au préalable quelques produits particulièrement prometteurs.

« N’eût été l’intelligence artificielle, il aurait fallu tester des produits par milliers dans des laboratoires répondant à des normes élevées de biosécurité. Ces tests coûtent une petite fortune : j’ai dû débourser plus de 11 000 $ pour trois expériences. Imaginez s’il fallait en réaliser des centaines... En se tournant d’emblée vers l’IA, on peut s’éviter des coûts astronomiques. »

Le professeur Jabbour et son associé de recherche, Mutalifu Abulikemu, ont utilisé des techniques d’impression et de revêtement par pulvérisation simples et bon marché pour créer les nanoparticules. Celles-ci peuvent être mélangées à d’autres liquides, comme des produits de nettoyage, ou être appliquées sur presque n’importe quelle surface ou n’importe quel matériau, y compris le plastique, le papier et la cellulose. Elles peuvent même être imprimées sur du coton, du polyester et d’autres tissus pour créer des vêtements antibactériens et antiviraux.

« Les masques que nous avons enduits de nanoparticules se sont montrés à 99,998 % efficaces contre le SRAS-CoV-2. L’autre chose qui est fantastique, c’est qu’elles peuvent se régénérer si on leur applique un léger courant électrique à l’aide d’une petite pile. C’est un peu à l’image du corps humain, qui guérit ses blessures grâce à la bioélectricité. Nul besoin de se débarrasser d’un produit après quelques utilisations, donc. »

Le professeur Jabbour tenait à produire ces nanoparticules de façon écoresponsable. Ainsi, les méthodes d’impression à rouleaux et de revêtement par pulvérisation utilisées ont une faible empreinte carbone.

« Les machines que nous utilisons ne nécessitent que peu d’électricité, et elles ne rejettent pas de produits nocifs à profusion dans l’environnement, fait-il remarquer. Ces méthodes de fabrication sont considérées comme vertes. On parle donc ici de retombées strictement positives. »

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