Comment Qubit Pharmaceuticals veut accélérer la modélisation de médicaments avec Nvidia

Informatique hybride

Misant sur une approche hybride (alliant à la fois l’informatique classique et quantique), Qubit Pharmaceuticals a adopté en fin d’année dernière la plateforme de calcul hybride QODA de l’entreprise informatique américaine Nvidia. La deeptech franco-américaine, née en 2020 d’une coopération entre des chercheurs issus du Cnam, de Sorbonne Université, de Washington University et de University of Texas, combine la puissance de calcul de la plateforme de Nvidia à sa suite logicielle, Atlas, utilisée dans la conception de molécules.

L’activité de Qubit Pharmaceuticals consiste à travailler sur la découverte de candidats médicaments en amont du cycle de développement. “Ces nouvelles molécules, une fois optimisées, pourront entrer dans les phases préclinique et clinique” déclare Robert Marino, CEO de Qubit Pharmaceuticals. En accélérant la simulation et la modélisation des molécules de médicaments grâce à l’informatique hybride, Qubit Pharmaceuticals entend réduire considérablement le temps et l’investissement nécessaires à l’identification de traitements prometteurs dans les domaines de l’oncologie, des maladies inflammatoires et des antiviraux.

Puissance de calcul

La découverte de médicaments par ordinateur consiste à générer des simulations à haute résolution de molécules médicamenteuses potentielles et à prédire si ces molécules sont capables in fine de se lier à une protéine cible dans l’organisme. Plus les chercheurs procèdent à un échantillonnage massif, plus les résultats seront précis. Le calcul de haute performance est donc nécessaire.

À ce niveau, Qubit Pharmaceuticals n’est pas en reste. Sa plateforme logicielle est accélérée par le supercalculateur Gaia de 25 petaflops, composé de 200 puces GPU (unité de traitement graphique) provenant de Nvidia et opéré en interne. Selon Robert Marino, il s’agit de l’un des plus grands supercalculateurs GPU de France, alimenté par des systèmes Nvidia DGX. Pour donner un ordre de grandeur, “1 GPU va aussi vite que 8 000 CPU aujourd’hui”, précise Robert Marino. La plateforme de calcul accélérée associée au logiciel Atlas promet ainsi diviser par plus de 2 le temps nécessaire pour sélectionner un candidat médicament et l’optimiser, et diviser par plus de 10 les investissements nécessaires.

“Avec Nvidia, nous travaillons à une optimisation de l’infrastructure informatique pour qu’elle soit la plus à même d’accélérer nos codes, avec un rendement aussi optimisé que possible, à la fois en calcul, en performance énergétique, mais aussi afin de pouvoir optimiser nos algorithmes pour le hardware Nvidia” résume Robert Marino. Les équipes de Qubit Pharmaceuticals développent des logiciels agnostiques, capables de fonctionner sur n’importe quel type de GPU, tout en les optimisant pour le hardware Nvidia, sur lequel la totalité des calculs sont déployés. 

L’avantage de notre plateforme, c’est de pouvoir aller chercher des cibles qui sont considérées comme complexes, et qui jusqu’à aujourd’hui ne bénéficient pas de l’apport de la simulation et des technologies numériques

Robert Marino, CEO de Qubit Pharmaceuticals

Trois aires thérapeutiques

Qubit Pharmaceuticals vise à développer 10 programmes internes de recherche dans les domaines de l’oncologie, des maladies inflammatoires et des antiviraux. Ces domaines de recherche sont des terrains familiers pour les équipes de Qubit Pharmaceuticals. Ils se trouvent aussi être connectés les uns aux autres, puisque les cibles sur lesquelles les chercheurs travaillent sont bien souvent à la frontières de maladies et pathologies que l’on pourrait classer dans ces trois aires thérapeutiques, justifie Robert Marino.

Si ces domaines de recherche sont réputés difficiles, les progrès dans la puissance de calcul et les nouveaux accélérateurs font bouger les lignes. “Nous préférons aller là où il n’existe pas encore de programme. L’avantage de notre plateforme, c’est de pouvoir aller chercher des cibles qui sont considérées comme complexes, et qui jusqu’à aujourd’hui ne bénéficient pas de l’apport de la simulation et des technologies numériques ” déclare Robert Marino.

De premiers résultats encourageants

Des résultats commencent à émerger. Le programme le plus avancé dans le domaine de l’inflammation vise une cible responsable de l’asthme sévère chez l’enfant et de l’eczéma. Qubit Pharmaceuticals a trouvé des molécules qui présentent des résultats intéressants. “Nous commençons à avoir une très belle famille chimique qui nous semble être de bons candidats pour continuer le développement. A priori, le premier programme devrait être mené à bien d’ici la fin de cette année” annonce Robert Marino. Dans cette course de fond, la start-up prévoit de signer un premier contrat avec une société pharmaceutique d’ici à “fin 2023, voire début 2024”.

Malgré ces premiers résultats, Qubit Pharmaceuticals ne brûle aucune étape. L’objectif est de “créer les actifs” d’abord, avant de les proposer en licence aux sociétés pharmaceutiques, insiste Robert Marino. “Nous travaillons sur du “one shot”, avec des montants très élevés mais des négociations qui durent longtemps aussi”.

Préparer l’arrivée des machines quantiques

Robert Marino et son équipe sont “aux premières loges des nouveautés”, en échangeant avec Nvidia sur la découverte de médicaments et sur le quantique.

Pour se préparer à l’arrivée des machines quantiques, Qubit Pharmaceuticals travaille avec le géant de l’informatique américain sur l’émulation des calculs quantiques sur des infrastructures classiques. En d’autres termes, cela consiste à  “demander à des machines classiques de reproduire le comportement des qubits” explique Robert Marino. Puisque le nombre de qubits (soit des bits quantiques) placés au sein d’un processeur quantique est déterminant, Qubit Pharmaceuticals veut parvenir à émuler “une quarantaine voire une cinquantaine de qubits” pour arriver à des calculs “vraiment significatifs”, précise Robert Marino.

Qubit Pharmaceuticals développe en parallèle des algorithmes capables d’être déployés sur le hardware quantique, une fois que celui-ci sera prêt. Cet horizon semble encore loin, reconnaît Robert Marino, précisant que les ordinateurs quantiques sont encore “à l’état de prototypes”, limités pour l’heure par “la puissance de calcul disponible et les tâches que nous pouvons leur proposer de faire, ainsi que par leurs disponibilités”.