Gaming with purpose

Jouer pour une cause

Qu’obtient-on en réunissant un informaticien et un biologiste moléculaire dans la même pièce? Un jeu électronique hautement populaire qui vise à décrypter le génome humain.
25 avril 2012

<p>Il arrive parfois que des progr&egrave;s scientifiques surviennent lorsque deux courants de pens&eacute;e diff&eacute;rents se heurtent inconsciemment.</p>
<p>Depuis 2003, <a href="http://www.mcb.mcgill.ca/~blanchem/">Mathieu Blanchette</a> de l&rsquo;&Eacute;cole d&rsquo;informatique de l&rsquo;Universit&eacute; McGill &eacute;tudie comment programmer les ordinateurs afin que ces derniers arrivent &agrave; comprendre ce qui contr&ocirc;le l&rsquo;expression des g&egrave;nes. Au fil de ses recherches, il s&rsquo;est rendu compte que m&ecirc;me si l&rsquo;ordinateur a la capacit&eacute; de rep&eacute;rer des millions de sc&eacute;narios de donn&eacute;es, il est souvent incapable de d&eacute;terminer lequel est le meilleur.</p>
<p>&laquo; Le principal &eacute;l&eacute;ment qui permet de distinguer le cerveau humain et l&rsquo;ordinateur est la notion d&rsquo;intuition, affirme Mathieu Blanchette. Nous ne pouvons pas expliquer comment le cerveau arrive a si bien fonctionner, en particulier lorsqu&rsquo;il s&rsquo;agit de reconna&icirc;tre un encha&icirc;nement de s&eacute;quences visuelles.&nbsp;&raquo;</p>
<p><a href="http://www.cs.mcgill.ca/~jeromew/">J&eacute;r&ocirc;me Waldisp&uuml;hl</a>, partenaire de recherche de Mathieu Blanchette et biologiste mol&eacute;culaire computationnel &agrave; l&rsquo;Universit&eacute; McGill, a longuement song&eacute;, alors qu&rsquo;il enseignait &agrave; l&rsquo;Institute of Technology du Massachusetts, comment le jeu &eacute;lectronique pourrait servir un objectif pr&eacute;cis. &laquo;&nbsp;Je ne suis pas moi-m&ecirc;me joueur, affirme-t-il, mais il m&rsquo;est arriv&eacute; de jouer pour me changer les id&eacute;es et de me demander comment donner &agrave; cette &eacute;nergie consacr&eacute;e au jeu une v&eacute;ritable utilit&eacute;. &raquo;</p>
<p>Ainsi est n&eacute; <a href="http://phylo.cs.mcgill.ca/">Phylo</a>.</p>
<p>Depuis novembre 2010, ce jeu en ligne a attir&eacute; des joueurs du monde entier qui ont mis &agrave; profit leur intuition visuelle pour aider &agrave; r&eacute;soudre l&rsquo;un des probl&egrave;mes les plus d&eacute;licats auquel se heurte la biologie mol&eacute;culaire moderne : comment arriver &agrave; comprendre le g&eacute;nome humain? On peut r&eacute;pondre en partie &agrave; cette question en comparant le g&eacute;nome humain &agrave; celui des autres esp&egrave;ces par l&rsquo;entremise d&rsquo;un proc&eacute;d&eacute; appel&eacute; &laquo;&nbsp;alignement de s&eacute;quences g&eacute;nomiques &raquo;. En effet, lorsque le g&eacute;nome d&rsquo;une esp&egrave;ce est align&eacute; avec celui d&rsquo;une autre, on peut voir des correspondances entre elles.</p>
<p>Selon Mathieu Blanchette, toute correspondance dans l&rsquo;alignement &laquo;&nbsp;d&eacute;montre qu&rsquo;une partie du g&eacute;nome humain a &eacute;t&eacute; bien conserv&eacute;e chez les mammif&egrave;res et qu&rsquo;elle a un r&ocirc;le important &agrave; jouer. &raquo; Il souligne que la mutation de la s&eacute;quence d&rsquo;un g&eacute;nome indique des modifications g&eacute;n&eacute;tiques li&eacute;es &agrave; une maladie ou &agrave; un probl&egrave;me quelconque.</p>
<p>Phylo est un jeu de casse-t&ecirc;te classique semblable &agrave; Tetris o&ugrave; il faut d&eacute;placer des morceaux afin de les assembler. Le but du jeu est de faire correspondre des sections d&rsquo;ADN humain horizontales qui ont &eacute;t&eacute; align&eacute;es au pr&eacute;alable &agrave; partir d&rsquo;algorithmes informatiques. Les g&egrave;nes qui composent ces sections sont s&eacute;lectionn&eacute;s parmi 521 g&egrave;nes ayant un lien potentiel avec des maladies humaines. Cependant, ces algorithmes ne sont pas exacts et ne permettent de solutionner le probl&egrave;me que partiellement. Gr&acirc;ce &agrave; ce jeu, Mathieu Blanchette et J&eacute;r&ocirc;me Waldisp&uuml;hl peuvent cerner et extraire les parties (ou courtes s&eacute;quences) qui ont &eacute;t&eacute; mal align&eacute;es par l&rsquo;ordinateur et demander aux joueurs d&rsquo;am&eacute;liorer la s&eacute;quence. Ils ins&egrave;rent ensuite les meilleurs alignements g&eacute;n&eacute;r&eacute;s par les joueurs dans le syst&egrave;me d&rsquo;alignement g&eacute;n&eacute;ral d&rsquo;origine.</p>
<p>Les sections d&rsquo;ADN ne sont pas exprim&eacute;es par les symboles chimiques habituels, mais des sections divis&eacute;es en quatre couleurs diff&eacute;rentes. Chaque couleur repr&eacute;sente un nucl&eacute;otide pr&eacute;cis qui, combin&eacute; &agrave; d&rsquo;autres, forme un segment d&rsquo;ADN. Ainsi, lorsqu&rsquo;il y a correspondance de couleur, il y a aussi correspondance g&eacute;n&eacute;tique. Il est possible de comparer jusqu&rsquo;&agrave; huit esp&egrave;ces en une seule partie.</p>
<p>Plus les couleurs sont align&eacute;es, plus le pointage est &eacute;lev&eacute;. En outre, si les joueurs trouvent des liens in&eacute;dits, ils gagnent davantage de points. Ils peuvent &eacute;galement choisir de jouer avec des s&eacute;quences associ&eacute;es &agrave; des maladies qui les int&eacute;ressent particuli&egrave;rement.</p>
<p>Les r&eacute;sultats am&eacute;lior&eacute;s sont affich&eacute;s sur le site Web de l&rsquo;Universit&eacute; McGill.</p>
<p>Et Phylo a-t-il la cote aupr&egrave;s des joueurs? Depuis son lancement il y a pr&egrave;s d&rsquo;un an et demi, plus de 20&nbsp;000 joueurs inscrits provenant de plus de 120 pays ont jou&eacute; environ 600&nbsp;000 parties.</p>
<p>Les r&eacute;sultats sont prometteurs.</p>
<p>Dans une &eacute;tude publi&eacute;e r&eacute;cemment, les chercheurs de l&rsquo;Universit&eacute; McGill soulignent que les joueurs de Phylo ont permis d&rsquo;augmenter consid&eacute;rablement la capacit&eacute; d&rsquo;analyse de leur ordinateur. Selon Mathieu Blanchette, &laquo; dans environ les deux tiers des parties du g&eacute;nome align&eacute;es par les joueurs, on a observ&eacute; une am&eacute;lioration de la capacit&eacute; de l&rsquo;ordinateur &agrave; aligner les s&eacute;quences avec exactitude.&nbsp;&raquo; Cette exactitude accrue doit maintenant permettre d&rsquo;&eacute;tablir un lien direct entre une mutation ou une alt&eacute;ration qui engendre des maladies et une s&eacute;quence g&eacute;n&eacute;tique commune &agrave; diverses esp&egrave;ces. Non seulement le jeu a-t-il permis de cr&eacute;er de meilleurs algorithmes en vue d&rsquo;am&eacute;liorer la capacit&eacute; d&rsquo;alignement de l&rsquo;ordinateur, mais il a &eacute;galement d&eacute;montr&eacute; un principe fondamental : lorsqu&rsquo;il est question d&rsquo;analyser des donn&eacute;es, les ordinateurs ne surpassent pas toujours le cerveau humain.</p>
<p>Il y a donc espoir que Phylo puisse aider les chercheurs &agrave; trouver le Saint-Graal de la biologie mol&eacute;culaire. En raffinant toujours davantage l&rsquo;alignement de segments g&eacute;n&eacute;tiques semblables entre les esp&egrave;ces, les scientifiques pourront peut-&ecirc;tre un jour reconstituer le g&eacute;nome des anc&ecirc;tres communs &agrave; diverses esp&egrave;ces &mdash; comme celui du premier chien &mdash; et d&eacute;terminer de quelle mani&egrave;re s&rsquo;est effectu&eacute;e leur &eacute;volution.</p>
<p>&laquo; En bout de ligne, il ne s&rsquo;agit pas de lancer une comp&eacute;tition entre les humains et les machines, mais plut&ocirc;t d&rsquo;unir les forces compl&eacute;mentaires des uns et des autres, &raquo; affirme J&eacute;r&ocirc;me Waldisp&uuml;hl. L&rsquo;intelligence visuelle de l&rsquo;&ecirc;tre humain per&ccedil;oit des choses qu&rsquo;un ordinateur qui applique une m&eacute;thode heuristique ne voit pas, ce qui laisse pr&eacute;sager une collaboration algorithmique fructueuse entre les humains et les machines dans l&rsquo;avenir.</p>