Dans le monde des biotechnologies, l’utilisation de simulations in silico a révolutionné la façon d’aborder la recherche et le développement. Elles sont devenues un outil puissant pour les chercheur·e·s car elles permettent d’accélérer le rythme de la découverte et de l’innovation, en réduisant le besoin d’expériences coûteuses et chronophages.
Venez explorer avec nous les avantages de l’in silico, et découvrez comment BGene utilise cette technologie de pointe pour innover dans le secteur des cosmétiques ou de la recherche pharmaceutique.
Qu’est-ce que l’in silico ?
In silico en latin signifie « dans le silicium » ou « sur un ordinateur », le silicium étant le composant principal des puces électroniques. Ce terme récent (il est apparu en 1991) fait référence à la simulation sur ordinateur, par opposition aux tests :
- In vivo, « au sein du vivant », qui se déroulent sur des êtres vivants.
- Ex vivo, « hors du vivant », pratiqués sur des cellules extraites de leur organisme d’origine.
- In vitro, « sous verre », réalisés dans des conditions artificielles en éprouvettes ou en laboratoire.
L’in silico offre une alternative à ces derniers tests, en permettant aux biologistes, chimistes, physicien·ne·s, ingénieur·e·s, etc. de prédire les effets de protéines, de bactéries, d’enzymes, etc. sur des organismes vivants à partir de simulations informatiques. L’in silico aide aussi à étudier des phénomènes difficiles à observer expérimentalement et à optimiser la conception de nouveaux produits et processus.
L’histoire de la simulation informatique.
Les simulations in silico représentent tout un pan de la bio-informatique. Si les premières servaient avant tout des fins militaires et datent de la Seconde Guerre mondiale et du projet Manhattan (qui déboucha sur la première bombe atomique), la science in silico s’est développée à partir des années 1970 et a connu une nette accélération à partir des années 1990, grâce à l’avènement d’internet et à la croissance fulgurante des performances des ordinateurs.
En 2023, les simulations in silico permettent de faire le lien entre les disciplines numériques et les sciences de la vie.
Les avantages de l’in silico.
Un outil économe en ressources.
L’un des avantages majeurs de l’in silico est qu’il permet de réduire les coûts et le temps nécessaire pour mener des expériences. Les chercheur·e·s peuvent explorer, valider ou invalider plus rapidement un grand nombre d’hypothèses et de scénarii, multipliant ainsi les possibilités de résultats probants.
Un outil de prévention des risques.
Un autre atout de l’in silico est sa capacité à simuler des situations difficiles ou dangereuses, telles que des accidents industriels ou des catastrophes naturelles. Les simulations informatiques permettent de comprendre comment ces situations se produisent et de développer des stratégies pour les prévenir ou les gérer.
Un outil qui sauve des vies.
L’in silico est aussi de plus en plus utilisé en médecine, en particulier grâce à la technologie du jumeau numérique. Les simulations informatiques permettent aujourd’hui de créer une réplique virtuelle d’un organisme. Ce jumeau numérique sera ensuite utilisé pour simuler des organes, des maladies et leurs traitements ou encore des interventions chirurgicales.
Couplés à l’intelligence artificielle, les jumeaux sont capables d’apprendre, d’aller rechercher des informations, d’anticiper et de s’adapter à un environnement changeant. Si l’on prend l’exemple d’une transplantation cardiaque le jumeau numérique d’un patient pourra être étudié sous divers angles : la greffe elle-même bien sûr, mais aussi la réaction du cœur aux traitements médicamenteux, à la future activité physique, etc. Tout ça en prenant en compte la physiologie propre du malade.
Un outil de conception avancé.
Enfin, les simulations numériques peuvent servir à optimiser la conception de nouveaux produits en testant différents scénarii. Par exemple, les constructeurs automobiles font régulièrement des essais virtuels sur ordinateur pour s’assurer de la sécurité de leurs véhicules (avant bien sûr de faire des essais de terrain !). Ils peuvent ainsi réduire le risque d’échecs coûteux et accélérer la mise sur le marché de leurs voitures.
Cette liste de domaines où l’approche in silico est utilisée est loin d’être exhaustive. Les méthodes de simulation virtuelle se développent à grande vitesse et de nouvelles applications apparaissent tous les jours – ou presque.
Comment BGene travaille avec les simulations in silico.
Dans nos laboratoires, nos BGeners se servent de la modélisation in silico pour :
- Rechercher et découvrir des processus biologiques potentiellement intéressants, en parcourant les différentes bases de données disponibles à l’échelle mondiale. Ces données sont ensuite intégrées à l’outil de bio-informatique MAD4Bio® conçu par notre équipe en 2018. MAD4Bio® nous permet de trouver des voies de biosynthèses non identifiées pour les molécules naturelles ou de remplacer la chimie de synthèse pour produire naturellement des molécules non naturelles.
- Sélectionner différents candidats pour un même processus biologique, par calcul numérique ou modèle prédictif. Cela limite le nombre de tests à effectuer en laboratoire et nous permet de trouver plus rapidement des solutions de remplacement aux composés habituellement produits par des procédés polluants.
- Optimiser les systèmes biologiques de nos micro-organismes. Les simulations in silico nous aident à prédire les petites variations qui rendront nos enzymes plus efficaces et nos procédés plus performants.