Les récentes avancées en matière d'intelligence artificielle (IA) et de technologies informatiques modifient la manière dont nous comprenons les plantes et leurs interactions avec leur environnement. Ces développements pourraient aider les sélectionneurs à développer des plantes plus résistantes et à préparer les agriculteurs à un avenir où les défis se multiplient. C'est essentiel, compte tenu de l'augmentation de la population mondiale et du poids de la dégradation des sols, des parasites, des maladies et du changement climatique.
Le point sur la situation :
Les algorithmes d'IA ne sont pas nouveaux dans le domaine des sciences végétales. Des robots parcourent les champs, photographient les plantes et utilisent des méthodes d'apprentissage en profondeur pour détecter les maladies et analyser les caractéristiques des plantes. Cela permet une collecte de données précise et cohérente dans le domaine de l'agriculture.
Mais les derniers outils basés sur l'IA vont encore plus loin et permettent aux chercheurs de décrypter les rouages complexes de la biologie végétale.
L'IA et les technologies informatiques ouvrent la voie à des plantes plus résistantes
Un exemple remarquable est le projet AlphaFold de Google DeepMind. AlphaFold a augmenté la couverture des protéines végétales à plus de 60 %, ce qui permet d'approfondir la compréhension de la biologie structurelle des plantes. Des chercheurs comme Jake Harris de l'université de Cambridge utilisent cette technologie pour comprendre les modifications chimiques de l'ADN des plantes qui jouent un rôle dans les réactions de stress.
Un autre projet passionnant est le développement d'un jumeau numérique d'un pommier par Daniel Uyeh de la Michigan State University. Des modèles numériques détaillés d'arbres dans différentes conditions sont créés à l'aide de LiDAR, de caméras et d'autres capteurs. Cela permet aux agriculteurs de simuler les conditions climatiques et de terrain futures et de planifier en conséquence.
Au-delà des gènes : sol, climat et gestion
Les progrès actuels de l'IA permettent aux scientifiques des plantes de voir au-delà des gènes et des protéines. Des chercheurs de l'université du Kentucky ont montré que des algorithmes d'apprentissage automatique peuvent prédire la composition génétique d'une vigne à partir du microbiome du sol. Cela suggère que les plantes pourraient être cultivées pour être de meilleurs hôtes pour les microbes bénéfiques, ce qui pourrait réduire la quantité d'eau ou de produits chimiques nécessaires à la culture.
Les nouvelles technologies et leurs implications
L'intégration des technologies de séquençage d'ARN à cellule unique (scRNA-seq) dans la recherche sur les plantes est une autre avancée majeure. La méthode RevGel-seq récemment développée permet une préparation plus efficace et plus flexible des échantillons, ce qui permet d'obtenir des informations plus approfondies sur la biologie cellulaire des plantes. Cette technique pourrait contribuer de manière décisive à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent les réactions des plantes aux facteurs de stress environnementaux.
Défis et perspectives d'avenir
Malgré des progrès impressionnants, l'intégration de l'IA dans la biologie végétale se heurte à des défis. Il y a un manque d'images numérisées de différents aspects physiques des plantes, et il est difficile de trouver des scientifiques qui comprennent à la fois la biologie et l'informatique. De plus, les sciences végétales n'offrent souvent pas les salaires et le financement disponibles dans la recherche médicale.
Néanmoins, les grands modèles de langage (LLM) qui alimentent les chatbots et autres outils d'IA offrent un avenir prometteur. Ces modèles pourraient permettre de décrypter le langage de l'ADN et des protéines et de comprendre les interactions entre différentes régions du génome.
Les dernières avancées en matière d'IA et de technologies informatiques offrent une vision plus détaillée des plantes et de leurs interactions avec l'environnement. Ces technologies ont le potentiel de révolutionner la biologie végétale, de développer des plantes plus résistantes et d'aider les agriculteurs à se préparer à un avenir confronté aux défis du changement climatique et de la croissance de la population mondiale. Alors qu'il reste encore quelques défis à surmonter, l'avenir de l'agriculture avec ces nouveaux outils est prometteur et passionnant.
Pour plus d'informations sur les développements actuels en biologie végétale et en intelligence artificielle, consultez le Conférence Plant Biology 2024(Biologie végétale 2024).