Une nouvelle méthode d'IA peut détecter les produits chimiques toxiques

Les produits chimiques sont largement utilisés dans la société et se retrouvent dans tous les domaines, des produits ménagers aux procédés industriels. De nombreux produits chimiques se retrouvent dans nos cours d'eau et nos écosystèmes, où ils peuvent avoir des effets négatifs sur les êtres humains et d'autres organismes. Les PFAS, un groupe de substances problématiques qui ont récemment été trouvées à des concentrations inquiétantes tant dans les eaux souterraines que dans l'eau potable, en sont un exemple. Ils ont par exemple été utilisés dans la mousse d'extinction d'incendie et dans de nombreux produits de consommation.

Des effets négatifs sur l'homme et l'environnement apparaissent en dépit d'une vaste réglementation sur les produits chimiques, qui nécessite souvent de longues expériences sur les animaux pour démontrer quand les produits chimiques peuvent être considérés comme sûrs. Rien que dans l'UE, plus de deux millions d'animaux sont utilisés chaque année pour satisfaire aux différentes réglementations. Parallèlement, de nouveaux produits chimiques sont développés à un rythme effréné et déterminer lesquels doivent être restreints en raison de leur toxicité pour l'homme et l'environnement constitue un défi de taille.

Une aide précieuse pour le développement de produits chimiques

La nouvelle méthode développée par les chercheurs suédois utilise l'intelligence artificielle pour évaluer rapidement et à moindre coût la toxicité chimique. Elle peut donc être utilisée pour identifier des substances toxiques à un stade précoce et réduire le besoin de tests sur les animaux.

"Notre méthode est capable de prédire si une substance est toxique ou non en fonction de sa structure chimique. Elle a été développée et affinée en analysant de grands ensembles de données de tests de laboratoire réalisés dans le passé. La méthode a été entraînée de manière à pouvoir fournir des estimations précises même pour des produits chimiques qui n'ont pas encore été testés", explique Mikael Gustavsson, chercheur au département des sciences mathématiques de l'université de technologie Chalmers et au département de biologie et de sciences environnementales de l'université de Göteborg.

"Il existe actuellement plus de 100 000 produits chimiques sur le marché, mais seule une petite partie d'entre eux présente une toxicité bien décrite pour l'homme et l'environnement. Il est pratiquement impossible d'évaluer la toxicité de tous ces produits chimiques avec les méthodes traditionnelles, y compris l'expérimentation animale. C'est là que notre méthode montre qu'elle peut offrir une nouvelle alternative", explique Erik Kristiansson, professeur à la faculté des sciences mathématiques de Chalmers et à l'université de Göteborg.

Les chercheurs estiment que cette méthode peut être très utile pour la recherche environnementale ainsi que pour les autorités et les entreprises qui utilisent ou développent de nouveaux produits chimiques. Ils l'ont donc rendues publiques.

Plus complet et plus précis que les outils de calcul actuels

Il existe déjà des instruments informatisés pour détecter les produits chimiques toxiques, mais jusqu'à présent, leur champ d'application était trop étroit ou leur précision trop faible pour remplacer les tests en laboratoire à grande échelle. Dans leur étude, les chercheurs ont comparé leur méthode à trois autres instruments informatisés couramment utilisés et ont constaté que la nouvelle méthode était à la fois plus précise et plus généralement applicable.

"Le type d'IA que nous utilisons est basé sur des méthodes avancées d'apprentissage en profondeur", explique Erik Kristiansson. "Nos résultats montrent que les méthodes basées sur l'IA peuvent déjà rivaliser avec les approches de calcul conventionnelles, et comme la quantité de données disponibles continue d'augmenter, nous nous attendons à ce que les méthodes d'IA continuent de s'améliorer. Nous pensons donc que l'IA a le potentiel d'améliorer considérablement l'évaluation par calcul de la toxicité chimique".

Les chercheurs prédisent que les systèmes d'IA seront en mesure de remplacer les tests de laboratoire à une échelle de plus en plus grande.

"Cela signifierait que le nombre de tests sur les animaux et les coûts économiques liés au développement de nouveaux produits chimiques pourraient être réduits. La possibilité de pré-tester rapidement des bases de données importantes et variées peut donc soutenir le développement de produits chimiques nouveaux et sûrs et contribuer à trouver des substituts aux substances toxiques actuellement utilisées. Nous pensons donc que les méthodes basées sur l'IA contribueront à réduire les effets négatifs de la pollution chimique sur l'homme et les services écosystémiques", déclare Erik Kristiansson.

Source : www.chalmers.se