La toux contient des biomarqueurs sur l'état du corps. C'est ce qu'exploite cette intelligence artificielle développée par le MIT, pour mettre au point un outil de détection du coronavirus qui semble fonctionner même chez les asymptomatiques.

L’intelligence artificielle a probablement un rôle à jouer pour faire avancer la science au sujet du coronavirus SARS-CoV-2, ne serait-ce que pour épauler les chercheurs. De son côté, une équipe du MIT a annoncé le 29 octobre avoir bâti un outil de détection du virus en programmant une IA capable de reconnaître le pathogène dans la toux. Des volontaires ont envoyé des enregistrements sonores de leur toux (y compris des personnes sans symptômes, avec une toux « forcée » volontaire). Après entraînement, l’IA peut maintenant les analyser pour produire un résultat positif ou négatif. Voilà qui peut paraître étonnant : comment détecter le coronavirus sans en passer par un test biologique (salivaire, antigénique ou nasopharyingé) ?

D’autant que le papier de recherche paru fin septembre met en évidence un outil relativement fonctionnel, tout du moins dans le contexte de laboratoire. La base de données est assez large : 70 000 enregistrements reçus, 5 000 utilisés (la moitié confirmée d’avance comme positifs ou négatifs) pour entraîner l’IA. Durant leurs recherches, les créateurs de cet outil ont évidemment comparé tous les résultats obtenus par leur IA avec ceux obtenus par des tests RT-PCR, la technique la plus efficace dans la sensibilité et la spécificité. En comparant les diagnostics, les chercheurs du MIT ont établi, pour leur intelligence artificielle, une sensibilité de 98,5 % ainsi qu’une spécificité de 94,2 %. Plus étonnant, pour les personnes asymptomatiques le test par l’IA atteint une sensibilité de 100 % avec une spécificité de 83,2 %.

Une IA entraînée à reconnaître 4 biomarqueurs

Les chercheurs derrière cet outil ne partent pas de rien. Dès avant la pandémie, leurs recherches portaient sur la reconnaissance de certaines pathologies via la toux, comme des pneumonies ou de l’asthme. Ils développaient également une technologie permettant de reconnaître… Alzheimer. Car cette maladie se distingue aussi par un affaiblissement des cordes vocales. Leur travail consiste à entraîner des réseaux de neurones artificiels à reconnaître des « biomarqueurs », c’est-à-dire des signes de votre état biologique exprimés à travers la toux ou même la parole.

La toux contient des biomarqueurs identifiables, qui peuvent permettre de différencier quelqu’un d’asymptomatique de quelqu’un qui n’est pas malade. // Source : Christine Daniloff, MIT

Lorsque quelqu’un s’exprime, plusieurs informations sont alors disponibles avec différents degrés de fiabilité, comme le langage et l’accent, le genre ou encore l’état émotionnel. Ces informations peuvent parfois être trompeuses, mais en général on peut en qualifier plusieurs. Pour la toux, la même logique s’applique sur un plan biologique : cela délivre des informations sur l’état des organes environnants, la santé du corps. Les auteurs ont donc imaginé que leurs recherches pourraient s’appliquer pour la maladie Covid-19, d’autant plus qu’il s’agit d’une maladie respiratoire.

Ils n’ont pas eu besoin de procéder à énormément de changements dans les réseaux de neurones artificiels développés pour leurs recherches sur Alzheimer. Les quatre biomarqueurs utilisés dans l’IA sont les mêmes : force des cordes vocales ; sentiment exprimé (état émotionnel) ; performance pulmonaire et respiratoire ; dégradation musculaire. Et l’efficacité dans la détection est au rendez-vous. « Nous pensons que cela montre que la façon de produire des sons change quand vous avez le Covid, même si vous êtes asymptomatique », indiquent les auteurs. Les biomarqueurs permettent donc de distinguer quelqu’un d’asymptomatique de quelqu’un qui n’est pas malade.

«  Les techniques d’IA peuvent produire un outil de dépistage asymptomatique COVID-19 à grande échelle »

C’est peut-être sur ce dernier point que cet outil est le plus intéressant. Déjà, parce que cela rappelle à quel point les asymptomatiques sont réellement infectés. Ensuite, parce que le dépistage en la matière se distingue de plus en plus comme une nécessité. Comme l’épidémiologiste Catherine Hill le disait dans Numerama, le nombre d’asymptomatiques est probablement si élevé que l’épidémie repose au moins de moitié sur cette forme d’infection et donc de contamination invisible. Des études solides vont dans le sens de cette approche. Or, les auteurs de cette intelligence artificielle estiment que leur outil, par sa capacité à repérer l’infection dans la toux indépendamment de tout symptôme (et donc, encore une fois, il s’agit alors d’une toux « forcée » si elle ne vient pas d’un symptôme), pourrait être utile dans une optique de dépistage massif.

«  Les techniques d’IA peuvent produire un outil de dépistage asymptomatique COVID-19 à grande échelle, gratuit, non invasif, en temps réel, à tout moment et pouvant être obtenu instantanément, afin d’augmenter les approches actuelles pour contenir la propagation de COVID-19 », écrivent les chercheurs. Le MIT précise d’ailleurs que l’équipe travaille avec une entreprise pour mettre au point une application gratuite.

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