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La puissance de calcul accélère la recherche européenne de médicaments contre le COVID-19

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Comment et dans quelle mesure l'intelligence artificielle et le calcul intensif (High Performing Computing) peuvent-ils aider à lutter contre le coronavirus ? C'est la piste explorée par des scientifiques européens qui combinent algorithmes, biochimie et criblage moléculaire. Leur projet de recherche appelé Exscalate4CoV (E4C) vise à identifier de nouvelles molécules qui pourraient servir dans des médicaments contre le COVID-19.

Dans un laboratoire de Naples, des informaticiens qui participent au projet exploitent la puissance des supercalculateurs pour contrer la pandémie. L'ennemi auquel ils s'attaquent n'est pareil à nul autre, disent-ils.

"Comparé aux autres virus sur lesquels nous avons travaillé - par exemple le virus Zika -, le coronavirus est plus complexe," souligne Andrea Beccari, informaticien au sein de Dompé Farmaceutici et coordinateur du projet E4C. "Il renferme un nombre beaucoup plus grand de protéines diverses qui ont des fonctions biologiques très différentes," précise-t-il.

Jusqu'à trois millions de molécules par seconde

Ces scientifiques veulent identifier les molécules qui peuvent bloquer la progression du virus dans le corps humain.

Pour faire le tri dans leur immense bibliothèque de quelque 500 milliards de molécules et déterminer les plus prometteuses, ils exploitent de superordinateurs capables d'en traiter jusqu'à trois millions par seconde.

"Les ordinateurs sont essentiels," insiste Andrea Beccari, "parce qu'ils peuvent travailler en même temps sur les 25 protéines du virus qui sont impliquées dans les différents mécanismes en lien avec l'infection, la réplication et le blocage de la réponse immunitaire. Ils font tout cela de manière simultanée."

Cette quête de molécules efficaces contre le COVID-19 s'appuie aussi sur les supercalculateurs pour générer et analyser des modèles et structures de protéines 3D expérimentales s'inspirant des pathogènes pandémiques.

"Nous sommes en mesure d'identifier des molécules," indique Carmine Talarico, chimiste-informaticien au sein de Dompé Farmaceutici, "qui pourraient être utiles pour contrer le coronavirus : soit en les cherchant parmi celles qui existent déjà et en utilisant le processus de "repurposing" (ou réutilisation) comme on l'appelle ; soit en nous servant de nouvelles bibliothèques de molécules, mais en appliquant les modèles que nous avons déjà optimisés."

Le potentiel d'une molécule évalué en 48 heures

Après leur identification, les molécules prometteuses prennent la direction de Louvain en Belgique. Sur place, une équipe de la KU Leuven impliquée dans ce même projet introduit dans des cellules, le virus SARS-CoV-2, puis les molécules candidates et étudient la réaction des cellules infectées.

Ces travaux sont en partie menés dans une installation automatisée unique qui fonctionne à basse pression pour que la matière biologique ne s'échappe pas.

Le potentiel d'une molécule donnée peut être évalué en 48 heures.

"Ces bras robotisés prennent les plaques où nous cultivons les cellules et le virus," décrit Johan Neyts, professeur de virologie à la KU Leuven. "Puis ils les placent dans des machines de prélèvement avec pipettes ; après un certain temps, le virus est placé sur les cellules et ensuite, les bras robotisés les introduisent dans un incubateur à 37° où elles restent deux jours," poursuit-il.

"Après cela, les bras sortent les plaques de l'incubateur et les mettent dans un microscope automatisé qui les observe et contrôle si certains composés bloquent le virus," déclare-t-il.

Ces scientifiques espèrent contribuer aux efforts pour que des médicaments efficaces contre le coronavirus soient disponibles à moyen terme.