Le plus récent Canadien lauréat du prix Nobel qualifie de fondamentales les ressources en calcul informatique de pointe

photo of Michael Houghton

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Le virologiste albertain Michael Houghton s’est vu décerner en octobre 2020 le prix Nobel de physiologie ou médecine pour ses travaux – en collaboration avec deux scientifiques américains – pour avoir identifié le virus responsable de l’hépatite C. Depuis son arrivée au Canada en 2010, Houghton utilise les ressources de WestGrid et de la Fédération Calcul Canada dans le cadre de ses travaux sur le développement d’un vaccin contre l’hépatite C et dans le cadre d’autres travaux portant sur de nombreuses maladies, notamment la COVID-19. 

Directeur du Li Ka Shing Institute of Applied Virology de l’Université de l’Alberta, Houghton, en compagnie de nombreux experts, s’attaque à des maladies comme le cancer, la maladie d’Alzheimer, la stéatose hépatique non alcoolique et la COVID-19. Il affirme que le calcul informatique de pointe occupe une place essentielle dans tous les travaux que réalise son institut. Ce dernier a été créé en tant que branche translationnelle du Li Ka Shing Institute of Virology par Lorne Tyrrell et se dote d’un programme ambitieux qui consiste à développer des thérapies, des vaccins et des diagnostics touchant plusieurs maladies humaines d’importance majeure.

Les travaux qui ont permis à Houghton et à ses collaborateurs, Harvey J. Alter et Charles M. Rice, de mériter le prix Nobel, remontent à 1989, l’année à laquelle ils ont découvert le virus et élaboré les analyses sanguines permettant le diagnostic. Leur découverte a permis d’éviter des millions d’infections d’une maladie chronique du foie qui tue 400 000 personnes chaque année. « C’est évidemment tout un honneur », déclare Houghton. 

Au moment de la découverte, Houghton, qui est né en Angleterre, était à l’emploi de Chiron Corp, une société pharmaceutique de Californie aux États Unis. En 2010, il s’est installé en Alberta dans le cadre d’un projet gouvernemental qui visait à attirer les meilleurs talents dans les universités canadiennes et, de ce fait, s’est joint à l’Université de l’Alberta. Depuis, il travaille au développement d’un vaccin contre l’hépatite C en s’appuyant sur le calcul informatique de pointe comme élément clé dans le cadre de ses recherches. « De façon générale, WestGrid et la Fédération Calcul Canada ont joué un rôle important dans nos travaux sur le virus de l’hépatite C », affirme-t-il. 

Au début de ses travaux sur le développement d’un traitement contre l’hépatite C, à l’Université d’Alberta, Houghton a rapidement réalisé que son équipe et lui étaient incapables de concurrencer les sociétés pharmaceutiques qui disposaient d’importantes ressources leur permettant d’analyser des centaines de milliers de composées de différents pedigrees dans des laboratoires expérimentaux. C’est à ce moment qu’il a décidé que le calcul informatique de pointe allait occuper une place importante dans ses travaux. Depuis, il a travaillé plusieurs années aux côtés de Jack Tuszynski, le père de cette approche à l’Université de l’Alberta. « J’étais très impressionné par les travaux de Jack Tuszynski lorsque je m’entretenais avec lui sur ce sujet », déclare Houghton. « J’ai compris que nous pourrions devenir concurrentiels dans le domaine en misant sur les travaux que Jack a réalisés au cours des 20 à 30 dernières années ». 

Selon Houghton, les approches informatiques ont aidé son équipe à identifier les structures cibles qui empêchent les interactions entre différentes protéines. Il s’inspire des travaux de Tuszynski pour tenter de prédire la liaison des médicaments à petites molécules qui pourraient nuire à l’interaction entre les protéines. « Dans l’ensemble, ce processus nous a permis de découvrir des médicaments très prometteurs pour certaines maladies », déclare-t-il. « Maintenant que l’on peut guérir l’hépatite C, la maladie du gros foie est une stéatose hépatique non alcoolique. Sa cause est souvent attribuée à l’obésité, mais à bien d’autres raisons. On observe la stéatose hépatique chez les personnes minces et chez les personnes obèses. Chez ces dernières personnes, elle est difficile à traiter avec succès en suivant seulement un régime alimentaire ». 

Le virologiste travaillait avec Kamlesh Sahu, un associé de recherche de son institut, pour tenter de créer des médicaments capables d’empêcher la formation de graisse à l’intérieur du foie. En collaboration avec Tyrrell et James Nieman, chimiste en chef à l’institut, Sahu s’investit au même genre d’exercices pour tenter d’améliorer les inhibiteurs connus de la COVID-19. Certes, il est essentiel de détenir une expertise en chimie synthétique et médicinale pour réussir, mais la création de nouveaux médicaments en utilisant le calcul informatique de pointe apparaît comme une technologie alternative cruciale. Houghton affirme que le calcul informatique de pointe « marque le début d’une toute nouvelle ère pour la création des médicaments, » puisqu’on l’utilise plus souvent pour la création de nouveaux médicaments. En compagnie de ses collègues, il s’appuie également sur le calcul informatique de pointe pour perfectionner les médicaments en permettant aux scientifiques de modifier les composés et se débarrasser ainsi des effets secondaires. 

« Les travaux d’autres scientifiques représentent un autre domaine majeur dans lequel nous avons également pu compter sur l’aide de la Fédération Calcul Canada, » dit Houghton. « Khaled Barakat, de l’école de pharmacie de l’Université de l’Alberta, utilise le calcul informatique de pointe afin de trouver les inhibiteurs à petites molécules des points de contrôle immunitaires pour la thérapie contre le cancer ». Barakat et Sergei Noskov, de l’Université de Calgary, ont également eu recours au calcul informatique de pointe pour tenter de prédire quels médicaments à petites molécules parviendraient à bloquer le canal ionique cardiaque connu sous le nom de hERG. Il appert que plusieurs médicaments se lient au hERG et entraînent des irrégularités parfois graves au niveau du battement du cœur. Les deux scientifiques ont publié plusieurs ouvrages sur le recours aux méthodes de calcul afin de prédire l’interaction des médicaments avec le canal ionique cardiaque pour prévenir ainsi la cardiotoxicité d’origine médicamenteuse. En compagnie de Houghton, Tyrrell et Tuszynski ont créé une société appelée Achlys Inc. pour mettre des outils sophistiqués à la disposition de l’industrie pharmaceutique.

« Nous sommes ravis que l’on ait permis à nos équipes de profiter des installations de la Fédération Calcul Canada et de voir que les résultats seront très rapidement disponibles, » dit-il. « Il arrive qu’on constate les résultats après quelques semaines plutôt que plusieurs mois ou même des années. Les systèmes sont si formidables; ils sont vraiment superbes. Nos scientifiques en ont vraiment profités. Lorsque je suis venu au Canada, ça fonctionnait déjà et plusieurs de nos scientifiques l’utilisaient. Ce n’est pas seulement pour ce que nous faisons au niveau de l’hépatite C, mais c’est également pertinent pour la COVID-19 et plusieurs autres maladies. » 

Les travaux qu’il réalise présentement sur la COVID-19, grâce à une subvention des IRSC, consistent à déterminer le meilleur antigène que l’on doit utiliser dans un vaccin contre le virus et à explorer la façon dont ils pourraient aider les anticorps à améliorer la neutralisation croisée contre les différentes souches. 

« Nous avons utilisé jusqu’ici des approches biologiques ou dans des laboratoires expérimentaux. Je m’entretenais récemment avec un collègue et nous avons convenu d’entamer une discussion avec le Dr Sahu pour voir s’il est capable de nous aider à prédire la structure fine des sous-domaines de la protéine de spicule de la COVID-19 pour concevoir un meilleur antigène vaccinal. Pour ce faire, nous allons utiliser la technologie de la Fédération Calcul Canada », conclut-il. 

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