Novartis : La réalité virtuelle entre dans les laboratoires

Dans les années 1950, les scientifiques ont créé des modèles de protéines en utilisant des fils et des blocs pour représenter la machinerie moléculaire. Les modèles les ont aidés à comprendre le fonctionnement des protéines et leur interaction avec les médicaments. Plus tard, l'infographie a remplacé les modèles filaires, donnant des volumes plus riches et plus précis, mais avec la perte d'une dimension.

Aujourd'hui, les chercheurs de Novartis s'efforcent de restaurer cette troisième dimension, sauf qu'au lieu d'utiliser des fils et des blocs, ils se servent de la réalité virtuelle (RV) qui immerge les utilisateurs dans un autre monde que l'on a rendu numérique.

Viktor Hornak, un chercheur du département Global Discovery Chemistry des Instituts Novartis pour la Recherche Biomédicale (NIBR), concentre ses efforts sur l'adaptation d'outils de RV pour une utilisation dans la conception des médicaments. Avec ses collègues, il a identifié le potentiel de la RV pour aider les chercheurs à améliorer plus rapidement la composition moléculaire d'un nouveau médicament en simplifiant la communication entre les scientifiques et en leur permettant d'avoir une vision plus claire de la machinerie biologique.

Des jeux à la science

Viktor Hornak et ses collègues ont décidé de mettre la RV à l'essai dès l'apparition de la technologie sur le marché grand public en 2016. Pour environ USD 700, ils avaient toute la panoplie nécessaire pour commencer... à jouer.

Mais pour la découverte de médicaments, la technologie « de série » n'était pas plus intéressante qu'un téléviseur intelligent sans connexion à Internet. « C'est juste le matériel », explique M. Hornak. « Il n'existe aucun logiciel pour nous aider dans nos recherches. »

M. Hornak a donc travaillé en partenariat avec des experts informatiques de Novartis pour développer un logiciel capable de comprendre comment traduire une information sur une structure de protéine - la localisation de chaque atome dans la molécule et la forme de sa machinerie - en vue virtuelle 3D. Ce logiciel permet à l'équipe d'utiliser des casques de RV pour s'immerger dans la protéine et s'y promener.

« Nous passons beaucoup de temps à analyser les structures et à essayer de comprendre comment elles interagissent avec nos médicaments. Dans la RV, je suis de la même taille que le médicament et j'observe les interactions des protéines tout autour de moi », explique M. Hornak. « C'est impossible avec les limites d'un écran plat d'ordinateur. Une vue 3D est plus naturelle. »

Ces promenades moléculaires sont utiles aux premiers stades de la conception de médicaments, lorsque les chimistes et les biologistes échangent un grand nombre d'idées sur les interactions d'une protéine avec le médicament potentiel, qui n'est qu'une petite molécule. Ces conversations peuvent être compliquées par le fait que les chercheurs ont des parcours scientifiques différents et ne parlent pas toujours la même langue.

Grâce au prototype de système de RV, les scientifiques peuvent explorer ensemble une structure chimique. La possibilité de voir les mêmes choses en même temps les aide à se mettre plus rapidement d'accord sur les meilleures idées pour affiner la composition chimique d'un médicament afin de l'intégrer plus facilement dans la machinerie de la protéine et de modifier plus efficacement le fonctionnement de la protéine pour ralentir ou interrompre un processus pathologique.

Mieux vaut en effet faire le tri des options, parce que les chimistes n'ont que l'embarras du choix, parmi des milliers de molécules, pour améliorer les médicaments prometteurs. Plus ils ont d'informations pour savoir si une petite molécule convient, ou pourrait mieux convenir, plus ils ont de chance de choisir une option qui est plus sûre ou plus efficace pour lutter contre la maladie.

« J'ai été époustouflé la première fois que j'ai eu la chance d'entrer dans une protéine et de m'y promener », affirme José Duca, Executive Director du groupe Computer-Aided Drug Discovery de Global Discovery Chemistry. « La RV nous permet de voir ces molécules comme nous ne les avons jamais vues. Il reste encore beaucoup à faire, mais la technologie peut potentiellement nous fournir des informations susceptibles d'accélérer la découverte de médicaments. »

Pousser le champ d'exploration plus loin

M. Hornak espère que les concepteurs d'outils de visualisation moléculaire prendront le train de la RV, en marche. Ils sont peu à avoir franchi le pas étant donné que le matériel de RV reste assez nouveau et que le secteur est fragmenté, avec plus d'une plate-forme en concurrence pour la position de leader, à l'instar de la lutte entre la VHS et Betamax pour gagner le marché de la vidéo à domicile.

Peu après la RV est apparue la RA (réalité augmentée), une autre forme de visualisation 3D. Même si dans la RA, l'immersion n'est pas aussi intense que dans la RV, elle permet une approche plus collaborative parce que les objets virtuels apparaissent dans l'environnement réel de l'utilisateur plutôt que dans un monde virtuel isolé.

Grâce au développement d'un prototype de système de RV maison pour la découverte de médicaments à ce stade précoce, M. Hornak et ses collègues sont capables de démontrer la valeur potentielle de la RV pour les développeurs d'outils de visualisation moléculaire en 2D. « Nous préférons prendre les devants et façonner l'avenir de cette technologie plutôt que d'être dans l'attente », explique-t-il.

Au final, la RV pourrait avoir une très grande portée, en particulier si les développeurs croient en elle et commencent à écrire des applications de RV comme ils peuvent le faire pour le téléphone mobile. D'après M. Hornak, « c'est une nouvelle manière de faire les choses, pas simplement pour la science, mais pour tous les types d'interaction ».