Une approche fondée sur l'IA révèle les dangers cachés des mélanges chimiques dans les rivières
Cette étude innove
L'intelligence artificielle peut fournir des informations essentielles sur la manière dont les mélanges complexes de produits chimiques présents dans les rivières affectent la vie aquatique, ouvrant ainsi la voie à une meilleure protection de l'environnement.
Une nouvelle approche, mise au point par des chercheurs de l'université de Birmingham, montre comment des méthodes avancées d'intelligence artificielle (IA) peuvent aider à identifier des substances chimiques potentiellement nocives dans les rivières en surveillant leurs effets sur de minuscules puces d'eau (Daphnia).
L'équipe a collaboré avec des scientifiques du Research Centre for Eco-Environmental Sciences (RCEES), en Chine, et du Hemholtz Centre for Environmental Research (UFZ), en Allemagne, pour analyser des échantillons d'eau provenant du système fluvial Chaobai, près de Pékin. Ce système fluvial reçoit des polluants chimiques provenant d'un certain nombre de sources différentes, notamment agricoles, domestiques et industrielles.
Le professeur John Colbourne, directeur du Centre de recherche environnementale et de justice de l'université de Birmingham, est l'un des principaux auteurs de l'article. Il s'est dit optimiste sur le fait qu'en s'appuyant sur ces premiers résultats, cette technologie pourra un jour être déployée pour contrôler régulièrement la présence dans l'eau de substances toxiques qui, autrement, ne seraient pas détectées.
Il a déclaré : "Il existe une vaste gamme de produits chimiques : "Il existe une vaste gamme de produits chimiques dans l'environnement. La sécurité de l'eau ne peut être évaluée substance par substance. Nous avons désormais les moyens de surveiller l'ensemble des produits chimiques présents dans les échantillons d'eau prélevés dans l'environnement afin de découvrir quelles substances inconnues agissent ensemble pour produire une toxicité pour les animaux, y compris les êtres humains".
Les résultats, publiés dans Environmental Science and Technology, révèlent que certains mélanges de produits chimiques peuvent agir ensemble pour affecter d'importants processus biologiques chez les organismes aquatiques, qui sont mesurés par leurs gènes. Les combinaisons de ces produits chimiques créent des risques environnementaux potentiellement plus importants que lorsque les produits chimiques sont présents individuellement.
L'équipe de recherche a utilisé des puces d'eau (Daphnia) comme organismes de test dans l'étude, car ces minuscules crustacés sont très sensibles aux changements de qualité de l'eau et partagent de nombreux gènes avec d'autres espèces, ce qui en fait d'excellents indicateurs des risques environnementaux potentiels.
"Notre approche innovante utilise la daphnie comme espèce sentinelle pour découvrir les substances toxiques potentielles dans l'environnement", explique le Dr Xiaojing Li, de l'université de Birmingham (UoB) et auteur principal de cette étude. "En utilisant des méthodes d'intelligence artificielle, nous pouvons identifier les sous-ensembles de produits chimiques qui pourraient être particulièrement nocifs pour la vie aquatique, même à de faibles concentrations qui ne susciteraient normalement pas d'inquiétude."
Le Dr Jiarui Zhou, également de l'université de Birmingham et coauteur de l'article, qui a dirigé le développement des algorithmes d'IA, a déclaré : "Notre approche démontre que les méthodes informatiques avancées peuvent aider à résoudre des problèmes environnementaux urgents. En analysant simultanément de grandes quantités de données biologiques et chimiques, nous pouvons mieux comprendre et prévoir les risques environnementaux."
Le professeur Luisa Orsini, autre auteur principal de l'étude, a ajouté : "L'innovation clé de l'étude réside dans notre approche impartiale, fondée sur des données, qui permet de découvrir comment des concentrations de mélanges chimiques pertinentes pour l'environnement peuvent être nocives. Cela remet en question l'écotoxicologie conventionnelle et ouvre la voie à l'adoption réglementaire de l'espèce sentinelle Daphnia, parallèlement à de nouvelles méthodologies d'approche".
Le Dr Timothy Williams, de l'université de Birmingham et co-auteur de l'article, a également noté que : "Généralement, les études de toxicologie aquatique utilisent une forte concentration d'un produit chimique individuel pour déterminer les réponses biologiques détaillées ou ne déterminent que les effets apicaux tels que la mortalité et l'altération de la reproduction après l'exposition à un échantillon environnemental. Cependant, cette étude innove en nous permettant d'identifier les classes clés de produits chimiques qui affectent les organismes vivants dans un véritable mélange environnemental à une concentration relativement faible, tout en caractérisant simultanément les changements biomoléculaires provoqués".
Ces résultats pourraient contribuer à améliorer la protection de l'environnement en
- en identifiant des combinaisons chimiques inconnues jusqu'à présent qui présentent des risques pour la vie aquatique
- en permettant une surveillance environnementale plus complète
- en soutenant des réglementations mieux informées en matière de déversement de produits chimiques dans les cours d'eau.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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