Un projet informatique distribué prend en charge COVID-19

Des chercheurs du monde entier travaillent à une vitesse et à une échelle sans précédent pour comprendre le coronavirus, développer un vaccin et découvrir de nouveaux médicaments pour traiter le COVID-19.

Désormais, les citoyens, qui font déjà leur part pour arrêter la propagation du virus grâce à l'éloignement social et à d'autres mesures, peuvent également aider à développer de nouvelles thérapies en exécutant des simulations sur leurs ordinateurs. L'exécution de calculs spécifiques en coordonnant et en répartissant le travail sur des milliers d'ordinateurs distincts est appelée calcul distribué.

Avec des étudiants diplômés de son laboratoire, le professeur agrégé de chimie Vincent Voelz a travaillé avec une équipe internationale de chercheurs pour sélectionner par ordinateur les inhibiteurs potentiels de la principale protéase du coronavirus, une cible attrayante pour de nouveaux médicaments antiviraux. Et ils utilisent le réseau informatique distribué Folding @ home pour le faire. Le pliage fait référence aux processus par lesquels une structure protéique prend sa forme afin qu'elle puisse remplir ses fonctions biologiques.

"Notre groupe utilise les outils de la simulation moléculaire et de la mécanique statistique pour étudier la structure et la fonction des biomolécules", explique Voelz, qui travaille avec Folding @ home depuis 2007 alors qu'il était postdoctorant à l'Université de Stanford, où le réseau informatique distribué a commencé. "C'est un saut rapide de ce travail à l'utilisation de notre expertise en simulation biomoléculaire pour aider à lutter contre le COVID-19."

Pour la recherche sur les coronavirus, Voelz travaille en partenariat avec des chercheurs du Memorial Sloan-Kettering Cancer Center et de Diamond Light Source. Un groupe de cristallographie aux rayons X au Royaume-Uni, Diamond Light Source a fait un travail révolutionnaire pour résoudre plus d'un millier de structures cristallines différentes de la principale protéase du coronavirus et découvrir plusieurs fragments de médicament qui se lient aux sites de la protéine.

«Lorsque le virus pénètre à l'intérieur d'une cellule, il coopère avec la machinerie de la cellule pour assembler davantage de copies de lui-même et se répliquer», explique Voelz. "Si vous pouvez inhiber la protéase, vous pouvez inhiber une étape nécessaire du cycle de vie du virus."

La puissance de calcul combinée des milliers d'utilisateurs de Folding @ home est utilisée pour détecter virtuellement un grand nombre de composés médicamenteux potentiels. Ces simulations permettront de prioriser les molécules qui seront synthétisées et analysées par les chercheurs visant à développer rapidement de nouvelles thérapies contre le coronavirus.

«Nous savons maintenant qu'il existe de nombreux fragments de médicaments qui se lient à des endroits spécifiques de la structure protéique du coronavirus», explique Voelz. "Ce sont des pistes pour le développement de nouveaux médicaments. Les informations dynamiques que nous obtenons des simulations Folding @ home sont vraiment difficiles à mesurer expérimentalement dans un laboratoire."

Début mars, environ 30 000 utilisateurs avaient téléchargé le logiciel Folding @ home et participaient activement au projet COVID-19. Plusieurs semaines plus tard, ce nombre était passé à plus de 700 000. Au 1er avril, plus d'un million de personnes y participaient. «Ensemble, nous sommes désormais le plus grand supercalculateur au monde», explique Voelz, qui note que la communauté des jeux en ligne est un gros contributeur. "Nous avons franchi la barrière exaFLOP, une mesure des opérations par seconde qui équivaut à dix fois la puissance de calcul du supercalculateur le plus rapide au monde."

Selon Voelz, la vitesse de propagation du coronavirus dans le monde a inspiré de nombreux chercheurs à supprimer les "goulots d'étranglement" dans la façon dont les connaissances scientifiques sont développées, analysées et partagées.

"Les organisations scientifiques partagent des informations d'une manière sans précédent, et les gens du monde entier se regroupent pour résoudre un problème très difficile", explique Voelz. «Le type de science citoyenne ou de science participative de Folding @ home peut être très puissant. Plus les gens se tournent vers cette idée, plus nous pouvons faire de science fondamentale d'une importance vitale.»

Vous voulez aider à trouver de nouveaux traitements médicamenteux pour lutter contre le COVID-19? Allez sur pliageathome.org pour télécharger le logiciel.