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Lutter contre SARS-CoV-2 à l’aide des superordinateurs les plus puissants au monde

Dans la recherche de nouveaux traitements contre la COVID-19, un projet financé par l’UE a mené une expérience de supercalculateurs pour étudier l’interaction de plus de 70 milliards de molécules antivirales avec les protéines du SARS-CoV-2.

Santé

Une gigantesque expérience de calcul moléculaire a récemment été menée pour identifier de nouveaux traitements contre le virus du SARS-CoV-2. Mise en œuvre par le projet EXSCALATE4CoV financé par l’UE, l’expérience devrait constituer la simulation par superordinateur la plus complexe jamais réalisée à ce jour. Le but de l’expérience était de simuler le comportement des coronavirus afin d’identifier le traitement thérapeutique le plus efficace. La simulation a démarré le vendredi 19 novembre en soirée et a pris fin dans la matinée du lundi 21 novembre. En seulement 60 heures de traitement, EXSCALATE4CoV a testé l’interaction de 71,6 milliards de molécules sur 15 «sites actifs» du virus. Un nombre impressionnant de 1 074 milliards d’interactions ont été traitées au total, ce qui correspond à 5 millions de simulations par seconde. Au total, l’expérience a généré 65 téraoctets de résultats, c’est-à-dire 4,33 téraoctets pour chaque site de SARS-CoV-2 analysé. Au cours de la simulation, un accès était proposé aux résultats partiels en temps réel. Les résultats complets de la simulation sont mis gratuitement à la disposition de la communauté scientifique via le portail scientifique ouvert MEDIATE du projet EXSCALATE4CoV.

La simulation moléculaire

L’objectif de la simulation, qui s’est déroulée au sein du Green Data Center de la compagnie d’énergie mondiale italienne Eni à Ferrera Erbognone, en Italie, était d’identifier les molécules capables de se lier au virus, de le neutraliser et de l’empêcher de se répliquer. Selon un article publié sur le site web de Eni, «l’expérience a simulé l’accrochage moléculaire, c’est-à-dire tous les liens intermoléculaires possibles entre les protéines du virus et d’autres molécules déjà connues dans les médicaments potentiellement utilisables, les produits naturels, les produits nutraceutiques et les autres substances sur le marché des bases de données publiques et des bases de données mises à disposition par les entreprises pharmaceutiques. En traitant les résultats de la simulation, il est possible d’identifier des molécules candidates, à savoir celles capables d’attaquer le virus, de le bloquer et de l’empêcher de libérer sa charge virale. L’objectif est de disposer de médicaments plus efficaces qui ont déjà été testés cliniquement et sont donc immédiatement disponibles.»

Puissance de supercalcul combinée

L’incroyable résultat de l’expérience a été rendu possible grâce à la puissance de supercalcul combinée du HPC5 de Eni et du Marconi100 du consortium sans but lucratif italien Cineca. Le HPC5 est un ensemble d’unités de calcul parallèles présentant une puissance de traitement maximale de 51,7 petaflops. Combiné au supercalculateur HPC4, qui tourne depuis 2018, le capacité de calcul maximale obtenue est égale à 70 petaflops, l’équivalent de 70 millions de milliards d’opérations mathématiques en une seule seconde. Selon la liste TOP500 de juin 2020, le HPC5 est le sixième supercalculateur le plus puissant au monde et le plus puissant d’Europe. Le Marconi100 est le nouveau cluster accéléré de Cineca et présente une capacité de calcul d’environ 32 petaflops. Il se classe neuvième dans la liste TOP500 et représente le deuxième superordinateur le plus puissant en Europe. Pris ensemble, le HPC5 et le Marconi100 disposent d’une capacité de calcul totale de 81,1 petaflops et peuvent effectuer 81 millions de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde. Outre ces deux superordinateurs, la simulation a également utilisé la bibliothèque moléculaire du coordinateur du projet Dompé et le logiciel de simulation virtuelle accéléré par les partenaires du projet Politecnico di Milano et Cineca. L’expérience de supercalculateur s’inscrit dans la deuxième phase de EXSCALATE4CoV (EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns for Corona Virus), destiné à aider les patients de la COVID-19 au cours des 6 prochains mois. Les recherches menées au cours de la première phase du projet ont donné lieu à un essai clinique autorisé pour l’utilisation du raloxifène, un médicament contre l’ostéoporose, comme un traitement prometteur pour la COVID-19. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet EXSCALATE4CoV

Mots‑clés

EXSCALATE4CoV, COVID-19, coronavirus, supercomputing, SARS-CoV-2, virus, molécule

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