BioNTech SE et InstaDeep Ltd. ont annoncé le développement d'une nouvelle méthode de calcul qui analyse les données de séquençage disponibles dans le monde entier et prédit les variantes à haut risque du SRAS-CoV-2. Le système d'alerte précoce (EWS) développé en collaboration par BioNTech et InstaDeep est basé sur des métriques d'échappement immunitaire et de fitness calculées par intelligence artificielle (IA). La nouvelle méthode combine la modélisation structurelle de la protéine virale Spike et des algorithmes d'intelligence artificielle pour signaler rapidement, en moins d'un jour, les variantes potentielles à haut risque entrées dans les dépôts de données de séquences du SRAS-CoV-2, sur la base de paramètres évaluant leur aptitude (par exemple, l'interaction entre la protéine ACE2 et la variante Spike) ainsi que leurs propriétés d'échappement immunitaire. Les entreprises ont validé ces prédictions à l'aide de données expérimentales générées en interne et de données accessibles au public. Au cours de la période d'essai, le système a identifié plus de 90 % des variantes désignées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) (Variants of Concern, VOC ; Variants of Interest, VOI ; Variants Under Monitoring, VUM) en moyenne deux mois à l'avance. Les variantes Alpha, Beta, Gamma, Theta, Eta et Omicron désignées par l'OMS ont été détectées par le SAP la semaine même où leur séquence a été téléchargée pour la première fois. La variante Omicron a été classée comme variante à haut risque le jour même où sa séquence est devenue disponible. La variante IHU observée en France a également été évaluée par le SAP, qui a mis en évidence des propriétés d'échappement immunitaire relativement similaires à celles d'Omicron, mais avec une fitness nettement inférieure, ce qui la rend moins préoccupante au vu des données actuelles. Les résultats de l'étude soulignent que le SAP est capable d'évaluer de nouvelles variantes en quelques minutes et de surveiller les lignées de variantes en temps quasi réel. Il est également entièrement évolutif à mesure que de nouvelles données sur les variantes deviennent disponibles. Le système d'alerte précoce (EWS) s'appuie sur deux approches : (1) la modélisation structurelle de l'interaction du domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe virale avec le récepteur de la cellule hôte et l'évaluation de l'impact du variant du virus dans l'échappement à la réponse immunitaire, et (2) la modélisation prédictive basée sur l'IA pour extraire des informations de centaines de milliers de variants de virus enregistrés à partir de référentiels de séquences mondiaux. Le SAP calcule un score d'échappement immunitaire et un score préalable de fitness (potentiel de transmissibilité). Alors que le score d'échappement immunitaire seul était déjà hautement prédictif du risque, la combinaison de ces deux paramètres en un score de Pareto a fourni la meilleure évaluation du risque posé par une variante virale donnée. Plus le score est élevé, plus le risque que la variante ait un impact sur la santé mondiale est important. L'approche du SAP classe les variantes du SRAS-CoV-2 en fonction de leur potentiel d'échappement immunitaire et de leur capacité à s'adapter, en se basant uniquement sur les données existantes, et ne dépend donc pas d'une approche attentiste. Le SAP a pu distinguer les variantes désignées par l'OMS de celles qui n'ont pas été désignées pendant une période de 11 mois, soulignant la capacité du modèle informatique viable à déterminer la lignée des variantes. Une analyse effectuée chaque semaine entre le 16 septembre 2020 et le 23 novembre 2021 a permis de repérer 12 des 13 variantes désignées par l'OMS, avec un délai moyen de 58 jours (deux mois) avant que les variantes ne reçoivent leur désignation. Pour les variantes Alpha à Mu, seuls environ 25 cas en moyenne ont été enregistrés au moment où ils ont été signalés par le SAP. Cela contraste avec les annonces de l'OMS qui ont eu lieu en moyenne lorsque plus de 1 500 cas ont été enregistrés. Le SAP a détecté la variante Omicron le jour où sa séquence a été téléchargée pour la première fois. Il s'agit de la variante échappant au système immunitaire le plus élevé parmi plus de 70 000 variantes découvertes entre début octobre 2021 et fin novembre 2021, et lui a attribué un score d'aptitude élevé.