• Jouer sur ordinateur pour avoir le prix Nobel de chimie biologique !!

    Jouer sur ordinateur pour avoir le prix Nobel de chimie biologique !!

               J'ai parlé dans les articles précédents des jeux sur ordinateur et d'une éventuelle addiction. Mais savez vous ce qu'est le jeu "Foldit". Grâce à ce jeu,  des non-scientifiques, en jouant à ce jeu sur ordinateur, ont fait des découvertes importantes : en particulier des joueurs ne connaissant rien en chimie et en biologie ont élucidé la structure géométrique d'une enzyme liée au sida. (une enzyme est une protéine ayant une action catalytique en biochimie).  Ce jeu a quand même été conçu par des universitaires .

               J'ai fait des articles sur l'ADN et les acides aminés qui sont les briques" permettant de faire des protéines. J'ai expliqué comment ces acides, qui ont des structures voisines et ne sont qu'au nombre de 22, sont à la base de toutes les protéines (il existe quelques autres acides aminés, mais ils n'entrent pas dans la constitution des protéines).
                Une protéine peut être formée de dizaine, voire de centaines d'acides aminés, la séquence de ces acides aminés dans les protéines étant déterminée par les gènes à travers le code génétique et donc par l'ADN.  
                On sait depuis longtemps déterminer cette séquence, mais cela ne suffit pas pour comprendre les interactions d'une protéine avec les autres molécules et donc sa fonction. En effet, lors de sa formation, la protéine ne reste pas linéaire, mais se replie dans l'espace, pour acquérir une structure en trois dimensions, et c'est principalement cette structure qui conditionne la fonction de la protéine, car la structure 3D des molécules conditionnée fait que les liaisons possibles se trouvent ou non en face les unes des autres et donner donc ou non des réactions chimiques.
                On sait déterminer cette structure mais à l'aide de techniques complexes, longues et coûteuses de diffraction sous rayons X et la recherche ne peut donc que progresser lentement, si l'on s'en tien à cette analyse physique.
                 Alors les chercheurs ont établi un modèle mathématique, logiciel chargé de prédire l formation des protéines.
                On connaît dans la chaîne, l'emplacement de chacun des acides aminés et des atomes qui le constituent, et on peut donc déterminer comment ils interagissent entre eux et comment les acides aminés vont se placer les uns par rapport aux autres.
                En fonction des distances antre atomes, on sait calculer les forces fortes de covalence, qui attachent les uns aux autres les atomes, puis les forces plus faibles d'interaction plus lointaine. C'est un calcul de mécanique dans lequel la molécule stable est celle qui aboutit à l'énergie totale d'interaction la plus faible. (de la même façon qu'un corps pesant tombe toujours au point le plus bas d'une surface sur laquelle il se déplace - c'est le principe de Carnot d'énergie potentielle minimale, pour ceux ou celles qui ont fait un peu de physique).
               Déterminer le minimum d'énergie de l'une d'elles, la position idéale pour chaque acide aminé, demande d'énormes ressources de calcul : chaque atome se déplace dans un espace à trois dimensions, et le champ de force est donc une équation dans un espace à plusieurs milliers de dimensions pour une protéine moyenne. Aucun gros calculateur ne sait faire cela !
                Le programme "Rosetta", qui est implanté sur la plate-forme ouverte de calcul en réseau de Berkeley, qui utilise les ressources d'un très grand nombre de micro-ordinateurs personnels, de taille modeste. N'importe quel internaute peut télécharger et installer le logiciel. Celui-ci se met alors en route chaque fois que l'ordinateur n'est pas utilisé par son propriétaire.


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                 Mais les hypothèses à explorer étaient tellement nombreuses que le calcul n'avançait que très lentement (c'est comme si l'on voulait trouver la solution d'un jeu d'échec en explorant tous les coups possibles).
              Alors les chercheurs ont eu une idée : un jeu où les joueurs replieraient eux même les protéines pour obtenir le plus grand score liée à une énergie minimale. C'est un jeu compliqué car replier une partie déforme l'autre et donc le résultat n'est pas forcément celui escompté. On peut ainsi éliminer le recherche de nombreuses solutions pour partir des solutions optimales trouvées par les joueurs.
              Dans un premier temps, les scientifiques ont fait reconstituer la structure de protéines connues et ils ont constaté un énorme gain de temps. Cette période a permis aux joueurs d'acquérir une certaine expérience du jeu et de savoir "plier des protéines".
                Ils se sont alors passionnés pour le jeu et se sont même associés par équipes pour mettre leurs compétences en commun.
                 Comment ces joueurs peuvent-ils donc résoudre un tel problème aussi bien, voire mieux, que la communauté scientifique  et plus vite que l'ordinateur, qui explore trop de possibilités?
                 C'est la faculté de raisonner en sortant du cadre prédéfini de raisonnement propre à l'être humain, celle que nous utilisons pour résoudre des puzzles, visualiser des structures dans l'espace, ou reconnaître des motifs, qui permet le succès du jeu.
                 Les gens ont des capacités de raisonnement dans l'espace intuitives bien supérieures à celle des ordinateurs. C'est donc l'intuition humaine, utilisée grâce à l'interface graphique du jeu, qui est à la base de la réussite et surtout la diversité des approches innovantes d'un grand nombre de joueurs (environ 240 000) rend plus probable la résolution du problème.

                  La passion pour un jeu sur internet peut donc aussi parfois être bénéfique.

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