Les scientifiques préparent un modèle informatique massif du coronavirus qui, selon eux, donnera un aperçu de la façon dont il infecte le corps. Ils ont fait les premiers pas, testé les premières parties du modèle et optimisé le code sur le supercalculateur Frontera de l’Université du Texas au Texas Advanced Computing Center (TACC) d’Austin. Les connaissances acquises grâce au modèle complet peuvent aider les chercheurs à concevoir de nouveaux médicaments et vaccins pour lutter contre le coronavirus.



Rommie Amaro dirige les efforts pour construire le premier modèle complet à atomes de l’enveloppe du coronavirus SARS-COV-2, son composant extérieur. « Si nous avons un bon modèle pour ce à quoi ressemble l’extérieur de la particule et comment elle se comporte, nous allons avoir une bonne vue des différents composants impliqués dans la reconnaissance moléculaire. » La reconnaissance moléculaire implique la façon dont le virus interagit avec les récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et éventuellement d’autres cibles au sein de la membrane de la cellule hôte. Amaro est professeur de chimie et de biochimie à l’Université de Californie à San Diego.

Le modèle de coronavirus est prévu par Amaro pour contenir environ 200 millions d’atomes, une entreprise intimidante, car l’interaction de chaque atome doit être calculée. Le flux de travail de son équipe adopte une approche de modélisation hybride ou intégrative.



« Nous essayons de combiner des données à différentes résolutions en un modèle cohérent qui peut être simulé sur des installations de>

Du 12 au 13 mars 2020, le laboratoire Amaro a effectué des simulations de dynamique moléculaire sur jusqu’à 4 000 nœuds, soit environ 250 000 cœurs de traitement, sur Frontera. Frontera, le supercalculateur n ° 5 au monde et le supercalculateur académique n ° 1 selon le>

« Les simulations de cette taille ne peuvent être exécutées que sur une machine comme Frontera ou sur une machine éventuellement au ministère de l’Énergie », a déclaré Amaro. « Nous avons tout de suite contacté l’équipe de Frontera, et ils ont été très aimables en nous accordant un statut prioritaire pour l’analyse comparative et en essayant d’optimiser le code afin que ces simulations puissent fonctionner aussi efficacement que possible, une fois que le système est réellement opérationnel. »

« C’est excitant de travailler sur une de ces toutes nouvelles machines, c’est sûr. Notre expérience jusqu’à présent a été très bonne. Les références initiales ont été vraiment impressionnantes pour ce système. Nous allons continuer à optimiser les codes pour ces ultra grandes systèmes afin que nous puissions finalement obtenir des performances encore meilleures. Je dirais que travailler avec l’équipe de Frontera a également été fantastique. Ils sont prêts à aider et ont été extrêmement réactifs pendant cette période critique. Cela a été très positif. expérience « , a déclaré Amaro.

« TACC est fier de soutenir cette recherche critique et révolutionnaire », a déclaré Dan Stanzione, directeur exécutif de TACC et chercheur principal du projet de supercalculateur Frontera. « Nous continuerons à soutenir les simulations d’Amaro et d’autres travaux importants liés à la compréhension et à la recherche d’un moyen de vaincre cette nouvelle menace. »

Le travail d’Amaro avec le coronavirus s’appuie sur son succès avec une simulation de tous les atomes de l’enveloppe du virus de la grippe, publiée dans ACS Central Science, février 2020. Elle a déclaré que les travaux sur la grippe présenteraient un nombre remarquable de similitudes avec ce qu’ils poursuivent actuellement. avec le coronavirus.

« C’est un test brillant de nos méthodes et de nos capacités à nous adapter aux nouvelles données et à les mettre en place immédiatement », a déclaré Amaro. « Il nous a fallu un an ou plus pour construire l’enveloppe virale de la grippe et la mettre en service sur les superordinateurs nationaux. Pour la grippe, nous avons utilisé le supercalculateur Blue Waters, qui était en quelque sorte le prédécesseur de Frontera. Le travail, cependant, avec le coronavirus se déroule évidemment à un rythme beaucoup plus rapide. Ceci est possible, en partie grâce au travail que nous avons fait sur Blue Waters plus tôt. « 

Amaro a déclaré: « Ces simulations nous donneront de nouvelles perspectives sur les différentes parties du coronavirus qui sont nécessaires à l’infectiosité. Et pourquoi nous nous soucions de cela parce que si nous pouvons comprendre ces différentes caractéristiques, les scientifiques ont une meilleure chance de concevoir de nouveaux médicaments; pour comprendre le fonctionnement des médicaments actuels et les combinaisons potentielles de médicaments. Les informations que nous obtenons de ces simulations sont multiformes et multidimensionnelles et seront utiles aux scientifiques de première ligne immédiatement et à plus long terme. Espérons que le public comprendra qu’il y a de nombreux composants et facettes de la science différents pour aller de l’avant afin de comprendre ce virus. Ces simulations sur Frontera ne sont qu’un de ces composants, mais nous espérons que ce sera important et lucratif. «