Comme les fumeurs le savent trop bien, la nicotine crée une forte dépendance. Il est difficile d'arrêter de fumer, une habitude qui coûte la vie à plus de sept millions de personnes chaque année.

Fumer du tabac délivre de la nicotine aux neurorécepteurs responsables de l'addiction, affectant le système nerveux et provoquant une dépendance.

Une nouvelle étude, dirigé par des scientifiques de l'Université de Bristol, dans les interactions moléculaires impliquées a révélé comment ces neurorécepteurs répondent à la nicotine.

Les chercheurs ont utilisé de nouvelles méthodes de simulation informatique pour découvrir comment les récepteurs du cerveau réagissent à la nicotine.

L'une des caractéristiques clés de l'étude est la vitesse à laquelle la découverte a été faite, grâce à l'utilisation d'Oracle Cloud Infrastructure, ce qui a permis aux chercheurs d'exécuter un grand nombre de simulations dans un délai sans précédent.

Les travaux ont réuni des chimistes computationnels, biochimistes et ingénieurs logiciels de recherche, travailler ensemble pour déployer un grand nombre de simulations de récepteurs de nicotine dans le cloud.

Réduire le délai d'obtention des résultats à seulement cinq jours à l'aide de l'infrastructure cloud hautes performances d'Oracle est transformationnel du point de vue de la recherche. Des calculs qui auraient autrement pris des mois ont été effectués en quelques jours.

L'étude, réalisée par des chercheurs de Bristol en partenariat avec Oracle, dont les technologies cloud ont été un élément clé de l'enquête, est signalé dans le Journal de l'American Chemical Society , la publication phare de l'American Chemical Society, la plus grande société scientifique du monde et un leader mondial dans l'accès à la recherche liée à la chimie. Le projet a été soutenu par un financement de l'EPSRC.

Co-auteur de l'étude, Professeur Adrian Mulholland, du Centre de chimie computationnelle de Bristol, partie de l'école de chimie de Bristol, a déclaré :« La nicotine crée une forte dépendance :il est très difficile d'arrêter de fumer. Pour comprendre pourquoi elle crée une telle dépendance, et fabriquer des molécules pour aider les gens à arrêter de fumer, nous devons comprendre comment cela affecte le système nerveux.

« Nous avons utilisé des simulations pour modéliser et comprendre comment la nicotine affecte les récepteurs dans le cerveau. En utilisant la puissance du cloud computing, nous avons pu montrer comment la nicotine exerce ses effets, au niveau moléculaire, la première étape de la signalisation dans le cerveau. Cette information, et les méthodes que nous avons développées, aidera à développer de nouvelles aides au sevrage tabagique.

Les chercheurs travaillent désormais avec Achieve Life Sciences pour concevoir et développer des molécules qui imitent la nicotine, et des simulations informatiques qui aideront à tester leur efficacité potentielle. Ce travail s'appuie sur des études antérieures utilisant des approches de synthèse chimique pour développer de nouvelles aides au sevrage tabagique, qui seront étudiées et testées dans des scénarios de simulation.

Le tabagisme est la deuxième cause de décès dans le monde, mais la plupart des médicaments antitabac actuels ne sont que modérément efficaces pour réduire les symptômes de sevrage et peuvent provoquer des effets secondaires indésirables. Nouveau, des aides au sevrage tabagique spécifiques et efficaces sont nécessaires.

La nicotine est le principal agent psychoactif du tabac et provoque une dépendance en se liant à des récepteurs spécifiques dans le cerveau. Comprendre comment la nicotine se lie à ces récepteurs et crée le « coup » de nicotine et l'envie subséquente est un objectif clé pour la recherche en santé publique.

L'étude a permis aux chercheurs d'effectuer 450 simulations individuelles de dynamique moléculaire de la biochimie associée à la liaison de la nicotine à un sous-type (α7) de récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine dans le cerveau. Ils ont pu comparer avec d'autres types de récepteurs de nicotine et identifier les caractéristiques communes de l'activation des récepteurs.

L'étude a également montré comment le cloud computing peut être combiné efficacement avec le calcul haute performance plus traditionnel.

Ce travail montre comment des simulations rigoureuses peuvent être utilisées pour prédire des effets sur des cibles médicamenteuses en quelques jours.

Sur cette échelle de temps rapide, les calculs aident à planifier et à interpréter les expériences, et aidera à concevoir et développer des médicaments efficaces. Plus généralement, l'agilité et les autres avantages de l'utilisation du cloud computing pour la recherche offrent la possibilité d'accélérer considérablement le rythme de la découverte.