Un centre de recherche européen en biologie moléculaire soutient le développement de traitements contre la COVID-19

Quand l'OMS a déclaré la COVID-19 comme une pandémie mondiale, un projet de recherche financé par l'UE a pris ses responsabilités. BioExcel, un important centre de recherche en biologie moléculaire computationnelle d'Europe, a accordé un accès prioritaire à ses supercalculateurs et à son logiciel de pointe. Ces technologies aideront les chercheurs et les innovateurs à lutter contre le coronavirus.

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Published: 29 June 2020  
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Un centre de recherche européen en biologie moléculaire soutient le développement de traitements contre la COVID-19

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© kentoh #276922236, source:stock.adobe.com 2020

La pandémie actuelle de COVID-19 a un impact dévastateur sur la société. Pour en venir à bout, les communautés de recherche doivent adopter des actions concertées et regrouper leurs efforts, leur expertise et leurs technologies. Cette coopération revêt une importance particulière alors que l’Europe tente de développer de potentiels traitements et vaccins contre cette maladie.

«Les secteurs public et privé fournissent tous deux des efforts concertés considérables pour lutter contre cette crise», explique Rossen Apostolov, directeur général de BioExcel. «Il est indéniable que la découverte d’un vaccin et d’un remède sera déterminante pour contrôler à long terme la propagation du SARS-CoV-2 et des agents pathogènes apparentés.»

BioExcel, l’un des principaux centres de recherche en biologie moléculaire computationnelle d’Europe, développe des applications logicielles de pointe et propose l’aide d’experts dans les domaines de la modélisation biomoléculaire intégrative, des simulations moléculaires dynamiques, des calculs de l’énergie libre, et de l’amarrage. Cette expertise unique et cette suite d’applications positionnent idéalement le centre pour répondre rapidement à une pandémie mondiale.

Au début de la crise de COVID-19, BioExcel a immédiatement lancé une série d’initiatives de recherche sur le SARS-CoV-2. Ainsi, le centre a mis en place de nombreuses collaborations, étendu son support aux utilisateurs, et accordé un accès prioritaire à ses supercalculateurs. «La collaboration internationale est essentielle pour relever un tel défi», ajoute Rossen Apostolov. «Si nous voulons réussir, nous devons réunir la communauté internationale de la recherche.»

BioExcel participe à de nombreux projets visant à soutenir la recherche sur la COVID-19, et nous en présentons quelques-uns ci-dessous.

Améliorer notre compréhension grâce aux simulations

HADDOCK, l’une des applications logicielles de base de BioExcel, est un outil déterminant développé par l’Université d’Utrecht et utilisé par plus de 17 000 chercheurs dans le monde. Elle permet aux scientifiques d’étudier les interactions complexes entre le virus et les protéines humaines et d’anticiper la manière dont de petites molécules peuvent cibler les protéines essentielles du virus.

«Ces simulations sont indispensables pour comprendre, par exemple, comment bloquer la protéase de la COVID-19, l’enzyme responsable de décomposer la chaîne polypeptidique virale en unités fonctionnelles», explique Alexandre Bonvin, le développeur principal de HADDOCK.

En recourant à des ressources informatiques à haut rendement accessibles via le nuage européen pour la science ouverte, l’équipe de HADDOCK a criblé plus de 2 000 médicaments reconnus contre la protéase du SARS-CoV-2 en seulement trois jours. «Nous espérons identifier des inhibiteurs puissants», ajoute Alexandre Bonvin. «Les premiers résultats ont mis en évidence des composés intéressants, dont certains font déjà l’objet d’essais cliniques, confirmant ainsi la validité de la méthode de criblage.»

La RdRp comme cible médicamenteuse idéale

Avant que les vaccins ne soient disponibles, il est possible de recourir à des médicaments antiviraux pour mettre un frein à la réplication virale, minimiser les effets sur la santé et réduire la propagation du virus. Les coronavirus s’appuient sur une ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp pour «RNA-dependent RNA polymerase») spécifique, une enzyme qui assemble de longues chaînes d’acides nucléiques afin de répliquer leur ARN génomique viral. Ces protéines faisant défaut chez les humains, la RdRp représente donc une cible médicamenteuse idéale.

Malheureusement, pour le moment, seuls quelques médicaments antiviraux ont été développés contre d’autres coronavirus, dont le remdesivir, le favipiravir et l’EIDD-2801. Toutefois, en raison de la nature du SARS-CoV-2, ces derniers pourraient s’avérer inefficaces. C’est pourquoi HADDOCK a réalisé un second criblage contre la RdRp. «Des cocktails de médicaments approuvés agissant contre différentes protéines virales pourraient offrir une solution attractive à court terme pour lutter contre le virus en attendant un vaccin efficace», poursuit Alexandre Bonvin.

Le rôle des supercalculateurs

BioExcel développe et soutient également certains des outils les plus populaires utilisés par des groupes de recherche afin de simuler des protéines sur des supercalculateurs. «Les supercalculateurs offrent de nouvelles possibilités pour comprendre comment le SARS-CoV-2 se lie à la cellule et l’infecte, ce qui nous aide à identifier des candidats antiviraux susceptibles de prévenir ce processus», explique Erik Lindahl, directeur scientifique à BioExcel. «Nos applications, comme GROMACS, nous permettent d’utiliser simultanément des centaines de milliers de processeurs informatiques pour réaliser des simulations extrêmement rapides de systèmes biologiques.»

Par exemple, des partenaires de l’Institut Max-Planck, de l’Institut de recherche en biomédecine et de l’Institut royal de technologie KTH recourent à des simulations de supercalculateurs afin d’obtenir les aperçus structurels nécessaires qui leur font défaut pour comprendre le mode d’action d’un médicament, prédire les effets des modifications chimiques et concevoir de meilleurs inhibiteurs.

«Seuls des efforts coordonnés et de solides collaborations entre les universités et l’industrie nous permettront de surmonter des pandémies comme celle de la COVID-19», ajoute Erik Lindahl. «Des centres comme BioExcel jouent un rôle déterminant pour faciliter cette collaboration et développer l’expertise dont nous avons besoin pour réussir.» Les travaux du projet BioExcel se sont également poursuivis dans un projet de suivi, BioExcel-2, qui devrait prendre fin en décembre 2021.

Détails du projet

  • Acronyme du projet: BioExcel
  • Participants: Suède (coordinateur), Allemagne, Pays-Bas, Espagne, Royaume-Uni
  • Numéro du project: 675728
  • Coût total: EUR 4 782 286,25
  • Contribution de l'EU: EUR 4 782 286
  • Durée: Novembre 2015 à décembre 2018

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