Africa-Press – Cameroun. Depuis quelques années, l’intelligence artificielle (IA) représente un espoir dans la recherche de nouveaux médicaments (comme des antibiotiques). Mais c’est aussi le cas du calcul quantique !
Ainsi, le 10 juillet 2024, Qubit Pharmaceuticals, une start-up française créée en 2020, a présenté à la presse les intérêts de sa grande spécialité: l’association du calcul quantique et du calcul haute performance (lire l’encadré ci-dessous) dans la recherche de nouveaux médicaments.
Qu’est-ce que le calcul haute performance ?
Le calcul haute performance sert à traiter des données et résoudre des calculs complexes de manière extrêmement rapide en utilisant des supercalculateurs (très grands et puissants ordinateurs résolvant des calculs complexes) ou des clusters d’ordinateurs (regroupements d’ordinateurs qui travaillent conjointement).
Les avantages des technologies quantiques dans la recherche de nouveaux médicaments
L’objectif de la start-up Qubit Pharmaceuticals est d’accélérer “la découverte de médicaments grâce aux nouvelles technologies, grâce au calcul quantique pour amener des molécules qui ne pourraient pas être découvertes autrement avec les moyens actuels”, présente Robert Marino, PDG de Qubit Pharmaceuticals.
Autrement dit, l’alliance de ces technologies aide avec précision à résoudre des problèmes mathématiques à la base de la simulation par ordinateur de molécules à la structure complexe, la création de jumeaux numériques.
Par exemple, pour trouver un candidat médicament prêt à se fixer au bon endroit d’une molécule d’ARN (acide ribonucléique), dont les atomes bougent beaucoup, il faut résoudre des problèmes mathématiques difficiles et coûteux. Dans la mesure où valider expérimentalement ces calculs mathématiques en laboratoire (à savoir valider que les molécules conçues ont bien les propriétés attendues) prend du temps, requiert des scientifiques experts, et également des moyens financiers importants, il est essentiel d’avoir les calculs les plus précis possibles pour éviter au maximum des synthèses et tests expérimentaux inutiles.
Les molécules sont simulées avec un logiciel qui utilise à la fois le calcul physique accéléré par des supercalculateurs et des modèles d’IA. Ces modèles sont soit entrainés sur des données réelles, soit des données “synthétiques” (générées par ordinateur). Pour améliorer leur qualité, une approche consiste à utiliser l’émulation quantique, une technique qui imite le fonctionnement des qubits sans utiliser d’ordinateurs quantiques.
L’ordinateur quantique, qu’est-ce que c’est ?
Pour réaliser du calcul quantique, il faut habituellement un ordinateur quantique. Alors que nos ordinateurs du quotidien fonctionnent avec un système binaire (qui transmet des informations en comptant avec 0 ou 1 et dont l’unité de ce système est le bit), un ordinateur quantique, lui, utilise un système avec des chiffres comptant de 0 à 1 et dont l’unité est le qubit.
Diminution du nombre de qubits utilisés: une bonne nouvelle
Jusqu’à présent, on pensait qu’il faudrait des ordinateurs quantiques dotés d’un grand nombre de qubits pour simuler au plus près des molécules. Or, les ordinateurs quantiques dont on dispose aujourd’hui comportent peu de qubits dits “logiques” (c’est-à-dire des qubits stables et sans erreurs ou bruit), car la technologie pour les fabriquer et surtout les manipuler n’est pas encore mature. Si les ordinateurs quantiques existent bien, ils sont encore difficiles à mettre au point, et coûtent très cher.
Par ailleurs, à cause de leur rareté, l’accès à grande échelle à ces machines restera limité dans les prochaines années. Qubit Pharmaceuticals a démontré qu’en utilisant une approche hybride mêlant les capacités du calcul haute performance et des algorithmes de calcul quantique, il est possible de réduire jusqu’à un facteur 10 le nombre de qubits nécessaires pour résoudre un calcul. De plus, grâce à des plateformes d’émulation telles que Hyperion-1, développée par cette start-up et Sorbonne Université, ils peuvent d’ores et déjà exécuter des algorithmes quantiques tels qu’ils seront mis en œuvre sur un ordinateur quantique, en utilisant du matériel classique.
C’est une bonne nouvelle, puisque cela signifie que l’on ne sera pas obligé d’attendre la mise au point d’ordinateurs quantiques avec des centaines de qubits logiques pour parvenir à simuler une molécule au plus près, explique la start-up. Cela promet d’accélérer la recherche de médicaments, car simuler des molécules permet de prédire leurs comportements et interactions, sans devoir passer par le laboratoire.
“Aujourd’hui, sur nos programmes de découvertes de médicaments, on sait qu’on arrive à diviser par un facteur 10 à 20 le nombre de synthèses et de tests biologiques nécessaires pour valider nos molécules”, précise Robert Marino.
Exemple de molécules modélisées par la société Qubit Pharmaceuticals. Crédits: Qubit Pharmaceuticals
Quelles maladies visées ?
Cette start-up a décidé de se focaliser dans la recherche de candidats médicaments visant à traiter des cibles dites complexes – à savoir des cibles pour lesquelles il est difficile, voire impossible de trouver des candidats médicaments avec des méthodes traditionnelles.
Son portefeuille de sept programmes de découverte de médicaments se concentre sur la découverte de molécules qui permettront de traiter des cancers ou des maladies inflammatoires chroniques.
Le calcul quantique promet de devenir également une source d’innovation dans de nombreux domaines tels que l’énergie, la sécurité, le climat et l’informatique.
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