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29 juillet 2020 | La Revue POLYTECHNIQUE | Technique médicale

L’EPFL fournit de la puissance de calcul contre le coronavirus

L’EPFL met à disposition d’importantes ressources informatiques pour le projet de science ouverte Folding@home, qui simule le repliement de protéines pour étudier de potentielles cibles pour les médicaments contre la Covid-19.
Lancé il y a près de vingt ans, le projet international Folding@home invite des volontaires à mettre à disposition des ressources informatiques pour simuler la dynamique des protéines. Fin février, le projet a annoncé qu’il s’appliquait à générer des simulations pour comprendre comment la Covid-19 infecte des cellules, et comment le virus pourrait être vaincu.
Amir Zamir, professeur à la Faculté informatique et communications (IC) de l’EPFL, a amorcé la contribution de la haute école au projet Folding@home, avec un de ses étudiants, Alexander Sax. Grâce à l’ingénieur système Yoann Moulin et à l’informaticien Carlos Perez du Service informatique de l’IC (SIFAC), l’EPFL a engagé pour ce projet plus de cent processeurs graphiques (GPU) de 32 Go. Suite à la fermeture temporaire du campus de l’EPFL le 16 mars dernier en raison du coronavirus, les ordinateurs des classes et des laboratoires n’étaient plus utilisés. Le SIFAC a donc mis à disposition certaines de ces unités pour contribuer aux simulations.
 
 

Découvrir comment les protéines se replient sur elles-mêmes
Pour les protéines, la forme correspond à la fonction. Leurs structures complexes multicouches composées de chaînes d’acides aminés leur confèrent des propriétés spécifiques et leur permettent d’effectuer des tâches biologiques. Découvrir comment les protéines se replient sur elles-mêmes pour former leur structure finale est un élément clé pour comprendre de nombreuses maladies.
Des simulations nécessitant une énorme puissance de calcul
Cela signifie que les simulations de protéines constituent des ressources précieuses que les scientifiques peuvent utiliser pour comprendre comment des agents pathogènes, tels que les virus, infectent leurs hôtes, ainsi que pour identifier des faiblesses que des thérapies ciblées pourraient exploiter. Toutefois, ces simulations nécessitent beaucoup de puissance de calcul.
Le projet Folding@home mobilise donc des ressources informatiques pour comprendre comment une protéine située sur l’enveloppe d’une cellule de coronavirus, appelée protéine de spicule, interagit avec un récepteur d’une cellule pulmonaire. Cette information peut aider les scientifiques à mettre au point des anticorps thérapeutiques, qui interviennent entre le récepteur et la protéine de spicule, empêchant l’infection. De tels anticorps, qui ont déjà été créés pour le SARS-CoV, serviront de modèle pour essayer de simuler la Covid-19.
Grâce aux efforts conjugués de volontaires, comme ceux de l’EPFL, le projet a récemment atteint un exaflop de puissance de calcul, ce qui le place devant certains superordinateurs les plus rapides au monde.

La participation de l’EPFL
Le 6 avril dernier, le SIFAC avait effectué en deux semaines plus de 8500 unités de travail de Folding@home (une mesure de la contribution au projet de simulation du coronavirus), ce qui le place parmi les 50 meilleurs contributeurs quotidiens sur près de 250’000.
« On peut dire que l’EPFL est l’un des principaux contributeurs académiques, si ce n’est le principal, en termes de puissance de calcul pour le projet Folding@home en lien avec le coronavirus », souligne Amir Zamir, en faisant référence à la position du SIFAC dans le classement quotidien du projet.
Outre la Faculté IC, on compte, parmi les participants de l’EPFL à Folding@home, une équipe d’étudiants ainsi que l’équipe du SCITAS (Scientific IT & Application Support (SCITAS) de l’EPFL. Selon son directeur, Gilles Fourestey, le SCITAS, qui met à disposition les cycles de processeurs vides de ses clusters, a ainsi effectué quelque 2500 unités de travail avec plus de 90 processeurs actifs.
Amir Zamir ajoute que la mise à disposition d’une telle puissance de calcul par une institution académique est une belle réussite. « On trouve peu d’universités dans la liste des contributeurs au projet Folding@home, ce qui montre que la majorité des ressources informatiques se trouvent dans la branche industrielle. Toutefois, l’EPFL fait exception, et cela témoigne du fait que nous possédons d’excellentes ressources informatiques, d’un niveau industriel », déclare-t-il.
L’équipe de projet souligne cependant que cela va au-delà des chiffres.
« Ce qui nous motive, c’est l’idée de la technologie au service du bien-être, et le fait qu’une institution telle que l’EPFL puisse donner quelque chose en retour à la société », précise Martial Challandes, responsable informatique.

 
Le projet Folding@home
Le projet de recherche médicale Folding@home (FAH) a pour but de simuler le repliement des protéines dans diverses configurations de température et de pression, afin de mieux comprendre le processus et d’en tirer des connaissances qui pourraient permettre de développer de nouveaux médicaments, notamment contre la maladie d’Alzheimer, la drépanocytose et certains types de cancers. C’est un projet qui fonctionne avec la puissance de calcul non utilisée des ordinateurs et des téléphones de milliers de volontaires.
L’étude est effectuée par un moteur appelé « client », que chacun peut installer sur son ordinateur (sous Windows, Linux, macOS, en ligne de commande ou en mode graphique, sous forme d’un écran de veille). Ce client va effectuer les calculs sur le processeur (CPU) ou le processeur graphique (GPU) de l’ordinateur. Le code source de ce logiciel n’est pas diffusé.
Chaque calcul occupe le processeur ou le GPU client quand il n’est pas utilisé. Cela ne donne donc lieu à aucun ralentissement de la machine. Chaque calcul dure de 4 à 200 h, selon la configuration matérielle de l’ordinateur. Le client télécharge automatiquement une nouvelle unité de travail dès qu’il a fini de calculer la précédente. Une unité de travail définit un ensemble de paramètres pour la simulation de repliement de protéines.
(Source : Wikipedia)
 
 
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