Jouez aux jeux vidéos et faites avancer la science
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Le jeu vidéo fait partie de notre vie quotidienne. Mais au-delà du divertissement, le jeu vidéo peut être un outil pratique pour l’éducation et la science.
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Si les gens passaient une fraction de leur temps de jeu à résoudre des énigmes scientifiques, on pourrait découvrir pas mal de connaissances. Et ils pourraient utiliser des jeux à caractère scientifique pour résoudre cette énigme. De nombreux jeux sont disponibles pour exploiter cette nouvelle puissance de calcul et de réflexion. Et dans la biochimie, on a le jeu Foldit qui est très populaire.
Dans Foldit, les joueurs tentent de chercher des structures de protéines en 3 dimensions en manipulant une protéine simulée dans leur ordinateur. Ils doivent observer de nombreuses contraintes qui se basent sur le monde réel tel que l’ordre des acides aminés et la similarité des propriétés biochimiques. Dans la recherche académique, ces tâches sont généralement effectuées par des experts.
Mais des milliers de personnes, avec ou sans une formation scientifique, jouent régulièrement à Foldit. Et on peut dire qu’ils s’amusent, mais est-ce qu’ils contribuent réellement à la science ? Pour répondre à la question, nous avons créé une compétition de Foldit entre des joueurs, des étudiants diplômés et des scientifiques professionnels. Les joueurs amateurs ont fait mieux que les scientifiques professionnels. Cela suggère que des jeux scientifiques comme Foldit peuvent être une ressource intéressante pour la recherche en biochimie tout en étant ludiques. Mais plus généralement, il offre des pistes sur le fait que le Gamesourcing pourrait profiter à de nombreux domaines.
Sommaire
L’observation minutieuse des protéine
Les protéines effectuent toutes les tâches microscopiques pour préserver la santé des organismes allant de la construction des parois cellulaires jusqu’à la lutte contre les maladies. En étudiant mieux les protéines, les biochimistes peuvent mieux comprendre la structure de la vie. La compréhension du pliage des protéines est cruciale, car si elles ne se plient pas correctement, alors elles ne peuvent plus effectuer leurs tâches. Et pire, certaines protéines, mal pliées, peuvent provoquer des maladies dégénératives telles que l’Alzheimer, le Parkinson ou l’ALS.
Photographier des protéines
Une carte de densité électronique d’une protéine générée par la cristallographie en rayon X. Crédit : Scott Horowitz, CC BY-ND
En premier lieu, quand l’analyse de l’ADN dit aux cellules de créer une protéine donnée, alors nous pouvons connaitre la séquence d’acides aminés qui composent la protéine. Mais cela ne nous dit rien sur sa forme. Pour avoir une image en 3 dimensions, nous utilisons une technique appelée cristallographie par rayon X. Cela nous permet de voir des objets d’une dimension en nanomètre.
En prenant des rayons X de la protéine de différents angles, on peut construire un modèle en 3D (appelé une carte de densité électronique) avec des formes brutes de la protéine. Ensuite, c’est aux scientifiques de déterminer comment la séquence des acides aminés va se plier pour correspondre avec la carte de densité électronique tout en étant pertinente sur le plan biochimique. C’est la tâche la plus ardue, mais beaucoup de cristallographes estiment que c’est la partie la plus amusante puisque cela revient à résoudre un puzzle en 3 dimensions.
Une énigme addictive
La compétition et ses résultats ont été l’aboutissement de plusieurs années de l’amélioration de l’éducation de la biochimie en la décrivant comme un jeu. Nous avons enseigné à une classe de diplômés comment les biochimistes déterminent la forme des protéines.
Une carte de densité électronique d’une protéine avec la protéine qui est “tissée” à travers la carte pour déterminer son pliage. Crédit : Scott Horowitz, CC BY-ND.
Quand nous avons donné une carte de densité électronique à nos étudiants et qu’ils ont commencé à déplacer les acides aminés, ces étudiants ont tellement adoré le processus qu’ils ont oublié le reste de leurs travaux. Et à mesure qu’ils progressaient dans le processus, leurs questions sont devenues de plus en plus sophistiquées sur les mécanismes biochimiques de la protéine.
À la fin, 10 % de la classe ont réussi à améliorer la structure qui a été précédemment fournie par des cristallographes professionnels. Et comme près 60 étudiants ont travaillé dessus séparément, ils ont réussi à corriger des petites erreurs qui ont été négligées par les cristallographes. Et ce résultat très positif nous a rappelé Foldit.
De la salle de classe jusqu’au laboratoire de jeu
Comme les cristallographes, les joueurs de Foldit manipulent les acides aminés pour chercher la structure de la protéine en se basant sur leur intuition. Mais plutôt qu’un seul expert qui travaille tout seul, on a des milliers de joueurs sans bagage scientifique qui sont impliqués. Ils contribuent à utiliser leur talent dans le jeu à faire progresser la science.
Les développeurs de Foldit ont proposé une nouvelle version du jeu avec des énigmes qui se basaient sur des cartes de densité électroniques en 3 dimensions. Nous avons donné une nouvelle tâche de cristallographie à nos étudiants en leur disant qu’ils allaient concourir contre des joueurs de Foldit. Nous avions également 2 cristallographes qui allaient travailler sur leur logiciel habituel.
Les amateurs ont surpassé les professionnels
Les étudiants ont attaqué la tâche avec toute leur force et les joueurs ont fait de même. Comme auparavant, les étudiants avaient appris à former manuellement les structures de protéine. Mais les 2 groupes ont pris sérieusement leurs rôles de faire avancer la science.
À la fin de la compétition, nous avons analysé toutes les structures. Nous avons calculé les statistiques sur la performance de chaque structure. La meilleure structure a été fournie par 9 joueurs de Foldit qui avait collaboré pour nous proposer une structure vraiment spectaculaire. En fait, la structure de ces joueurs amateurs surpassait celle des 2 professionnels. L’aspect ludique a permis de contourner la difficulté de la biochimie. Et leurs résultats nous ont donné des pistes intéressantes pour faire avancer cette discipline.
Il y a de nombreux autres jeux scientifiques. On a le “Discovery”, un mini-jeu dans Eve Online qui aide à construire l’Human Protein Atlas sans oublier Eterna qui tente de déchiffrer le pliage des molécules d’ARN. Si les éducateurs incorporent des jeux scientifiques dès le collège, alors les étudiants pourraient être très motivés pour faire des tâches complexes tout en s’amusant. Nous encourageons les développeurs de jeux et les scientifiques à travailler ensemble et les joueurs du monde doivent contribuer au progrès scientifique.
Traduction d’un article the The Conversation par Scott Horowitz, chargé de recherche à l’université du Michigan et James Bardwell, professeur de biologie moléculaire, cellulaire et développementale à l’université du Michigan.
