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Une découverte de médicaments plus rapide pour lutter contre le virus Zika

En utilisant le calcul haute performance, les chercheurs ont élaboré une approche révolutionnaire qui augmente et accélère la découverte de nouveaux médicaments.

SANTÉ

ÉCONOMIE NUMÉRIQUE

Progrès scientifiques

© Tacio Philip Sansonovski, Shutterstock

Le développement de médicaments est un processus qui prend du temps. Des années s’écoulent entre le moment où une menace pour la santé est identifiée jusqu’à celui où un médicament efficace soit disponible sur le marché. Pendant tout ce temps, le virus qui propage la maladie n’attend pas gentiment que l’industrie pharmaceutique le rattrape, il continue plutôt de causer des ravages sur la santé des personnes. Cependant, une approche révolutionnaire conçue par une équipe de chercheurs travaillant sur le projet ANTAREX promet d’aider à raccourcir le parcours entre la découverte d’une menace pour la santé et la disponibilité d’un traitement.

L’approche de l’équipe repose sur les calculs exascale à haute performance, utilisés pour accélérer la découverte de médicaments. En utilisant un superordinateur Marconi Intel Xeon Phi de 10 pétaflops, classé dix-neuvième ordinateur le plus puissant du monde dans la liste TOP500 de novembre 2018, les partenaires d’ANTAREX se sont axés sur le cas réel de la pandémie de Zika.

Le virus Zika en un coup d’œil

Ce n’est qu’au cours des dernières années que le virus Zika a fait les gros titres au niveau mondial. L’épidémie de 2015 au Brésil, qui s’est rapidement propagée à d’autres parties de l’Amérique du Nord et du Sud, ainsi qu’à d’autres régions du monde, a incité l’Organisation mondiale de la Santé à déclarer qu’il s’agissait d’une urgence en matière de santé publique. Le virus existe toutefois depuis bien plus longtemps. En réalité, le premier cas a été enregistré en 1947 dans la forêt tropicale de Zika en Ouganda, d’où le virus tient son nom. Propagé principalement par le moustique tigre et le moustique porteur de la fièvre jaune, le virus peut provoquer, chez les adultes et les enfants, des complications neurologiques comme le syndrome de Guillain-Barré, des neuropathies et des myélites. Les femmes enceintes porteuses du virus risquent de donner naissance à des bébés atteints de problèmes graves, tels que la microcéphalie.

Dans l’étude de cas du Zika, l’équipe d’ANTAREX a identifié 26 sites de liaison chez les structures cristallines de cinq protéines Zika: NS5, NS1, NS2B/NS3, NS3 et la protéine d’enveloppe. Au total, 1,2 milliard de molécules ont été testées via une simulation informatique sur un million d’unités d’exécution de calcul disponibles grâce au superordinateur Marconi. Il s’agit donc de l’expérience de dépistage virtuel la plus importante jamais entreprise en ce qui concerne le nombre d’unités d’exécution de calcul et la taille de la base de données des composés.

Un outil avancé pour la découverte de médicaments

L’expérience s’est concentrée sur l’assemblage moléculaire, un outil de plus en plus important dans ce domaine. L’équipe a identifié le site le plus adapté à un traitement sur le protéome du Zika. Ils ont mené en parallèle un assemblage moléculaire ultrarapide sur tous les sites de liaison et identifié la meilleure structure pour chaque site. La meilleure molécule identifiée lors de l’expérience devrait se lier à, et potentiellement inhiber, trois des sept domaines protéiques classés selon leur activité multicibles: les sites de la méthyltransférase et de la polymérase NS5 et site de l’hélicase NS3.

Le dépistage accéléré pour le processus de découverte de médicaments est désormais possible, selon la professeure Christina Silvano, coordinatrice du projet du Politecnico di Milano. «L’assemblage géométrique s’est accéléré de deux ordres de grandeur par rapport aux autres solutions disponibles sur le marché», explique-t-elle lors d’un entretien réalisé cette année lors de la conférence sur la compilation et les architectures haute performance et embarquées. «Cette réussite s’est avérée très importante pour notre application et nous considérons qu’elle l’est tout autant pour la société.»

ANTAREX (AutoTuning and Adaptivity appRoach for Energy efficient eXascale HPC systems) s’est également concentré sur un deuxième scénario impliquant la réduction des embouteillages dans les villes intelligentes grâce à un système de navigation autoadaptable. Le projet s’est terminé en novembre 2018.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
site web du projet ANTAREX
page web du projet ANTAREX4ZIKA

Pays

Italie