Novembre 2006 - Le projet Carbone arrive sur la grille

Le projet de Docking/Modeling moléculaire (ou étude de l’assemblage/modélisation des molécules) de A Carbone et coll. (INSERM U511 et 582, LIP6 – UMR CNRS 7606 et CNRS UPR 9080, Université Pierre et Marie Curie, Paris VI) va rejoindre le « World Community Grid », pour utiliser la formidable puissance de calcul développée dans ce programme.
L’objectif est d’effectuer la modélisation des interactions protéine/protéine, protéine/ADN des milliers de protéines dont la structure en 3 dimensions (3D) est connue, et disponible dans la base de données PDB.

Dans un premier temps, les recherches concerneront l'étude de 168 protéines dont les interactions sont connues. Cette première phase, qui a été estimée à 13 siècles sur un PC de 2 Giga Hertz devrait durer 4 ou 5 mois sur le World Community Grid. Elle doit permettre la validation d'un algorithme visant à diminuer la zone de recherche des interactions protéiniques, et ainsi restreindre le nombre de calculs nécessaires à leur détermination. Si l'algorithme fonctionne, et cela fera l'objet d'une analyse une fois les premiers résultats obtenus, l'équipe Carbone devrait pouvoir traiter dans un deuxième temps environ de 4000 protéines.

L’activité d’une molécule dépend de sa structure en 3D et de ses interactions avec les autres molécules. Pour comprendre l’activité biologique des molécules qui interagissent entre elles, et si possible la modifier, il faut d’abord identifier leur structure en 3D, mais aussi le nombre d’atomes qui la composent et la nature de chaque molécule, les régions où s’effectuent les interactions et leur mécanisme à l’échelon atomique.

Les méthodes de « Docking ou Modeling moléculaire » sont des méthodes théoriques de calcul de modélisation du comportement des molécules et de leurs interactions. Ces méthodes permettent d’explorer la structure de systèmes biologiques, tel que le repliement des molécules sur elles-mêmes ou leur structure en 3D, et leurs interactions à l’échelon des atomes (qui sont les plus petites unités de la matière). Des modèles mathématiques sont utilisés pour définir, en fonction de caractéristiques physico-chimiques, les forces ou interactions (par exemple des liaisons chimiques) qui s’établissent entre les atomes. A partir de molécules dont la structure est connue, des séries successives d’études des interactions sont produites, et des scores attribués aux liaisons prédites. Les liaisons étudiées pourraient se comparer à la correspondance entre une serrure et une série de clefs ou une main et une série de gants. Une seule molécule étant constituée de centaines d’atomes, l’étude des liaisons entre deux ou plusieurs molécules suppose des dizaines ou des centaines de milliers de calculs.
Pour la plupart des molécules et en particulier pour les protéines dont sont faits les êtres vivants, les propriétés physico-chimiques et biologiques sont inconnues.
Le séquençage de différents génomes, dont celui de l’homme,  a permis l’identification d’un grand nombre de protéines jusque là inconnues. Même pour les molécules dont on connaissait certaines propriétés, les éventuelles interactions avec d’autres molécules que celles impliquées dans les processus connus, sont inconnues.