Pourquoi c’est essentiel pour la future recherche en génétique humaine

Comment savoir si une mouche des fruits a faim ? Demandez à un ordinateur.

Bien que cela puisse ressembler à une blague de mauvais père, c’est la réalité à l’Université de Tulane, où des chercheurs ont développé un nouvel outil d’IA qui peut vous dire si une mouche des fruits a faim, somnolent ou chante (oui, les mouches des fruits chantent).

Baptisé MAFDA (pour Novel Machine-based Automatic Fly-behavioral Detection and Annotation), le système utilise des caméras et un logiciel nouvellement développé pour suivre et identifier les comportements interactifs complexes de mouches individuelles au sein d’un groupe plus large. Cela permet aux chercheurs de comparer et de contraster les comportements des mouches des fruits avec différents antécédents génétiques.

Depuis plus d’un siècle, les scientifiques ont utilisé le génome simple et la courte durée de vie des mouches des fruits pour décoder les mystères de l’hérédité et de l’immunité chez l’homme avec des études sur Drosophila melanogaster qui ont remporté six prix Nobel. Les mouches des fruits et les humains partagent 60 % du même ADN.

Les algorithmes précédents étaient moins précis pour suivre les mouches individuelles au sein d’un groupe, mais le système MAFDA facilite l’étude des minuscules insectes.

« Les mouches des fruits sont comme des pionnières dans la découverte de nouvelles choses, de la théorie chromosomique de l’hérédité à l’immunité innée », a déclaré l’auteur correspondant Wu-Min Deng, Ph.D., professeur de biochimie et de biologie moléculaire et Gerald & Flora Jo Mansfield. Piltz Endowed Professor en recherche sur le cancer à la Tulane School of Medicine. « Pouvoir quantifier le comportement des mouches est vraiment un pas en avant dans les études de comportement. »

Wenkan Liu, un étudiant diplômé de l’École de médecine qui a développé le système MAFDA, a déclaré que l’importance de la plateforme est « indéniable ».

« Cela accélère la recherche, minimise les erreurs humaines et fournit des informations complexes sur la génétique du comportement », a déclaré Liu. « Cet outil est potentiellement essentiel car il améliore la reproductibilité et ouvre la voie à de nouvelles explorations dans l’analyse comportementale à grande échelle. »

MAFDA a été développé dans le cadre d’une étude récente, qui a découvert que le gène qui fait que les mouches perçoivent les phéromones est le même gène qui contrôle la production de phéromones. Ces conclusions, publiées dans Avancées scientifiquesremettent en question le point de vue du statu quo selon lequel des gènes séparés contrôlent la production et la perception des phéromones et ont de vastes applications dans les domaines de l’évolution du comportement humain, du métabolisme et du dimorphisme sexuel.

À l’avenir, les chercheurs espèrent voir MAFDA utilisé dans une variété d’applications. Jie Sun, auteur principal et boursier postdoctoral à la Tulane School of Medicine, a déclaré que la MAFDA pourrait éventuellement être utilisée pour étudier d’autres insectes ainsi que des souris et des poissons, et que le système pourrait être utile pour étudier les effets des médicaments.

« Plus nous donnons d’informations à la machine, mieux elle parvient à identifier correctement différents comportements, de la parade nuptiale à l’alimentation, etc. », a déclaré Sun. « C’est un outil très important et significatif. »

Le MAFDA est déjà utilisé dans d’autres projets de recherche à Tulane, et les chercheurs travaillent à conditionner le système afin qu’il puisse être utilisé par davantage de scientifiques à Tulane et dans le monde .

« C’est l’objectif », a déclaré Deng. « L’idée de départ était de pouvoir identifier l’état de santé des mouches. C’est peut-être trop demander pour le moment, mais nous espérons que cela sera plus largement utilisé par la communauté et, espérons-le, à l’avenir, nous pourrons y aller. direction. »