Si on sait encore relativement peu de chose sur Covid-19 et de ses évolutions, des chercheurs du MIT ont réussi à allier science et musique pour mettre en musique une des partie des les plus “importantes” du virus.

L’objectif à travers cette nouvelle approche est d’essayer de mieux comprendre le Covid-19 et sa structure.

La partie du virus mise en musique est une protéine en forme de pointe responsable de l’envahissement des cellules en permettant à celui-ci de s’accrocher aux récepteurs.

Sonification du virus

Derrière cette idée, se cache un scientifique du MIT, Markus Buehler, musicien et scientifique, qui développe des modèles d’intelligence artificielle pour concevoir de nouvelles protéines, parfois en les traduisant en sons. Ce dernier a décidé d’appliquer le procédé de “sonification”, déjà largement utilisé en astronomie par exemple au Covid-19.

Ainsi, ce procédé permet à travers l’acoustique d’avoir une vision plus claire d’une structure complexe en mettant en évidence des liens qui pourraient ne pas être évidents visuellement.

Si ce procédé n’est pas encore extrêmement développé, il est utilisé par exemple en médecine, où les appareils affichant les fonctions vitales utilise ce procédé comme complément. Idem pour le compteur Geiger qui est basé sur la sonification.

Buehler et ses collègues tentent ainsi de décortiquer les propriétés vibratoires du virus à travers des spectres sonores moléculaires, qui pourraient détenir une clé pour arrêter le virus.

“Les protéines qui composent tous les êtres vivants sont vivantes avec la musique”

Étude du MIT, Markus Buehler on setting coronavirus and AI-inspired proteins to music

Une symphonie qui en dit beaucoup

Buehler et son équipe ont réussi à former un algorithme de Deep Learning réussissant à retranscrire en sons les acides aminés formant la protéine du Covid-19, et ce grâce à un travail effectué précédemment par le scientifique. En effet, celui-ci travaillait déjà avec son équipe sur un projet de sonification et avait développé son algorithme en y incluant une base de données des séquences d’acides aminés et des formes tridimensionnelles d’environ 120 000 protéines.

“En règle générale, le son est produit en faisant vibrer un matériau, comme une corde de guitare, et la musique est créée en arrangeant les sons selon des modèles hiérarchiques. Avec l’IA, nous pouvons combiner ces concepts et utiliser les vibrations moléculaires et les réseaux de neurones pour construire de nouvelles formes musicales. Nous avons travaillé sur des méthodes pour transformer les structures protéiques en représentations audibles et traduire ces représentations en nouveaux matériaux” a assuré Buehler.

“Nos oreilles captent toutes ses caractéristiques hiérarchiques : hauteur, timbre, volume, mélodie, rythme et accords. Nous aurions besoin d’un microscope très puissant pour voir les détails équivalents dans une image, et nous ne pourrions jamais tout voir en même temps”

Mark Buehler

Cette approche a permis d’entendre la “structure physique” des protéines du Covid-19, car celle-ci est très complexe visuellement. En effet, la protéine principale de celui-ci contient trois chaînes de protéines repliées en “un motif fascinant”: “Nous avons représenté la structure physique des protéines, avec ses chaînes enchevêtrées, comme des mélodies entrelacées qui forment une composition multicouche. La séquence d’acides aminés de la protéine principale, ses modèles de structure secondaire et ses plis tridimensionnels complexes sont tous présentés. Le morceau résultant est une forme de musique de contrepoint, dans laquelle les notes sont jouées les unes sur les autres de façon superposée. Comme une symphonie, les motifs musicaux reflètent la géométrie intersectée de la protéine réalisée en matérialisant son code ADN” explique le chercheur du MIT.

Cette modélisation musicale lui a permis d’apprendre beaucoup sur le virus et notamment son “étrange capacité à tromper et à exploiter l’hôte pour sa propre multiplication”: “En l’écoutant, vous pourriez être surpris par le ton agréable, voire relaxant, de la musique. Mais il trompe notre oreille de la même manière que le virus trompe nos cellules. C’est un envahisseur déguisé en visiteur amical. Grâce à la musique, nous pouvons voir le pic du SARS-CoV-2 sous un nouvel angle et apprécier l’urgence d’apprendre le langage des protéines” assure-t-il ajoutant que le génome ou matériel génétique du virus, lui permet de détourner la fabrication des protéines d’une cellule pour fabriquer des protéines virales à la place.

Pour lui, cette sonification du virus est un atout majeur dans la lutte contre le Covid-19 et pourrait être à l’origine d’une nouvelle protéine capable d’annihiler ses effets: “Grâce à la musique que nous avons créée, nous avons analysé la structure vibratoire de la protéine principale qui infecte l’hôte. La compréhension de ces modèles vibratoires est essentielle pour la conception de médicaments et bien plus encore. Les vibrations peuvent changer à mesure que les températures se réchauffent, par exemple, et elles peuvent également nous expliquer pourquoi la pointe du SRAS-CoV-2 gravite davantage vers les cellules humaines que les autres virus (…) Nous pourrions également utiliser une approche compositionnelle pour concevoir des médicaments pour attaquer le virus. Nous pourrions rechercher une nouvelle protéine qui correspond à la mélodie et au rythme d’un anticorps capable de se lier à la protéine de pointe, interférant avec sa capacité à infecter” a-t-il conclu.

Cette approche, qui peut paraître extravagante, pourrait finalement révolutionner la lutte contre le Covid-19, permettant aux scientifiques de mieux appréhender sa structure pour le combattre. Mieux encore, l’association de la musique, de la biochimie et de la Tech, vient prouver qu’aujourd’hui plus que jamais, une vision large et multidimensionnelle mêlant des domaines jugés différents pourrait changer le monde de demain.

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