De la découverte d’un médicament potentiel via l’IA générative à sa fabrication quasi-automatisée. Spécialisée en chimie médicinale dopée à l’IA, la deeptech parisienne Iktos veut encore accélérer le cycle de développement de molécules au potentiel thérapeutique avec son robot de synthèse, présenté vendredi 2 février dans son laboratoire de Villebon-sur-Yvette (Essonne).
Arrivé en février 2023, ce kit robotique siglé Chemspeed a coûté 500 000 euros et devrait être opérationnel au deuxième semestre 2024, le temps de valider tous les protocoles. « Notre laboratoire progresse vers l’autonomie, bien qu’il reste sous la supervision d’un chimiste », confie Yann Gaston-Mathé, qui dirige Iktos, start-up qu’il a cofondée en 2016 en compagnie de Nicolas Do-Huu et Quentin Perron.
Ce robot trois axes, capable de mettre en œuvre 96 réactions chimiques simultanément, est moins « bébête » que les autres, selon l’expression de ce polytechnicien de formation : il est piloté par le module logiciel Ilaka, qui permet d’optimiser son plan de charge et de définir les conditions expérimentales (température, pression, solvants, etc), extraites d'une documentation par un algorithme de traitement de langage naturel.
Raccourcir le cycle de conception, de fabrication et de test
Iktos ajoute donc un nouveau maillon à sa chaîne d’automatisation, dans l’espoir que le cycle itératif de conception, de fabrication et de test de molécules de l’industrie pharmaceutique ne prenne plus qu’un mois au lieu de trois ou quatre aujourd’hui. L’intérêt est, en parallèle, de réduire le coût de ces procédures et de réduire les risques, 80 à 90% de la R&D n’aboutissant pas habituellement.
Le premier maillon de cette chaîne se nomme Makya. Ce logiciel, sans se substituer au chimiste, l’aide à découvrir les molécules qui feraient de bons candidats pour un futur traitement médicamenteux. Un défi : trouver la « clé » moléculaire qui ouvre la « porte » d’une protéine et interagit avec ses acides aminés – cible identifiée par des recherches préalables en biologie (ce dont ne s’occupe pas Iktos) – reviendrait à explorer un espace gigantesque, qui compte 1060 solutions.
« Il est impossible d’énumérer toutes ces molécules et de les tester virtuellement », explique Yann Gaston-Mathé. D’où l’idée, formulée dès 2015, de mettre l'intelligence artificielle à contribution pour imaginer des molécules. Une sorte d'IA générative avant l'heure, spécialisée dans la chimie. « Nous avons associé des séquences de caractères à des formules chimiques et avons appris un réseau génératif profond à parler le langage de la chimie, à partir d’une base ouverte de 100 millions de molécules, et à générer de nouvelles molécules. »
Apprentissage par renforcement
Iktos utilise maintenant davantage des approches basées sur les règles de la chimie. « C’est de l’apprentissage par renforcement, précise Yann Gaston-Mathé. Le modèle génératif produit des molécules, guidé dans l’exploration de l’espace chimique par un modèle prédictif. »
Le chimiste dispose de contraintes formelles, grâce auxquelles il peut « canaliser » les structures découvertes par l’IA générative, en fonction notamment des nombreux critères posés par le cahier des charges. Il peut aussi visualiser diverses métriques (similarité par rapport au domaine d’apprentissage…) lui permettant de mesurer le niveau de confiance qu’il peut avoir dans les résultats.
Iktos a aussi mis au point une IA basée sur l’architecture Transformer (celle des grands modèles de langage), entraînée à partir de l’abondante littérature ayant trait aux brevets. Il s’agit en quelque sorte de modéliser l’intuition des experts en chimie médicinale pour inspirer le chimiste dans la création de molécules novatrices.
Les composés chimiques découverts par Makya sont ensuite introduits dans le deuxième maillon, Spaya, réservé à la rétrosynthèse : ce logiciel propose les recettes, à savoir les voies de synthèse, en partant des molécules ciblées. Les briques de base (« building blocks ») à acquérir sont notamment précisées.
Un projet de 10 millions d'euros sur trois ans
Tous ces outils de design génératif pour la chimie médicinale démarquent Iktos, selon Yann Gaston-Mathé : « Dans notre domaine, les logiciels d’aide à la conception existent depuis des années, mais les éditeurs ont essentiellement greffé des outils de filtrage et leurs méthodes combinatoires n’aident pas vraiment les chimistes. » D’après lui, l’offre de la société Insilico Medecine se rapproche le plus de celle d’Iktos.
Le coût de ce projet d’automatisation serait de 10 millions d’euros sur trois ans, les outils numériques représentant 5 à 10% de ce total. La deeptech a levé 15,5 millions d’euros en mars 2023 pour financer ses investissements.
Quatre projets de recherche sont en cours, dont trois en interne (notamment sur la découverte de molécules pour l’oncologie). « On espère signer cette année avec un partenaire stratégique », conclut Yann Gaston-Mathé.
