Entalpic s'associe avec Centrale Lille pour accélérer la recherche augmentée par IA

Centrale Lille Institut et Entalpic signent un accord de partenariat pour accélérer la découverte de nouveaux catalyseurs grâce à l'IA

Ce partenariat a pour objectif de développer une méthode et des processus de criblage à haut rendement intégrant l’intelligence artificielle. Destinés aux acteurs de l’industrie chimique, ces outils aideront à découvrir et développer de nouveaux catalyseurs pour améliorer les réactions chimiques essentielles afin de réduire l’empreinte carbone du secteur industriel. Centrale Lille Institut, institution publique d’enseignement supérieur, et Entalpic, une startup focalisée sur la R&D en chimie et matériaux alimentée par l’IA, révèlent la conclusion d’un accord autour de la plateforme de criblage à haut débit REALCAT*, dédiée à l’innovation en catalyseurs.

Durant l’initiative collaborative de 18 mois baptisée REALTAPIC, les deux entités vont fusionner leurs compétences en chimie théorique et pratique, en catalyse, en intelligence artificielle et en analyse de données pour stimuler l’avancement des catalyseurs innovateurs. Leur objectif commun est de mettre en place une méthodologie capable d’identifier très rapidement in silico le catalyseur idéal pour une réaction spécifique et d’optimiser ses conditions opérationnelles. Cette offre de services, destinée à l’industrie, encouragera des avancées significatives contribuant à la réduction des émissions dans le domaine chimique.

La catalyse est en effet au centre de la majorité des méthodes chimiques industrielles : de la fabrication de médicaments et de polymères, jusqu’à la production de matériaux utilisés pour le stockage d’énergie et le transport, sans oublier la diminution de la pollution. Traditionnellement, dénicher de nouvelles espèces catalytiques s’effectue par essais et erreurs, un processus long et limité en termes de possibilités explorées. Grâce à l’expérimentation à haut débit et la robotisation offertes par des plateformes comme l’Equipex REALCAT, située depuis 2010 sur le campus de Centrale Lille, il est possible de conduire des centaines de tests simultanément ou successivement, réduisant à quelques semaines le temps de mise au point de nouvelles méthodes de catalyse – comparé à plusieurs années en laboratoire classique – tout en garantissant une fiabilité et une reproductibilité élevées des résultats.

En parallèle, d’importants progrès ont récemment été réalisés en chimie computationnelle théorique. De larges bases de données, fréquemment open source, sur les matériaux catalytiques ont vu le jour. Ces données alimentent des modèles algorithmiques sophistiqués pour identifier les matériaux pouvant servir de catalyseurs efficaces. Cependant, leur robustesse fait défaut, ces données étant issues de simulations numériques ou de publications scientifiques sans validation expérimentale sous des conditions standardisées.

C’est pourquoi, après une rencontre entre Sébastien Paul, professeur à Centrale Lille et coordinateur de REALCAT, et Mathieu Galtier, PDG d’Entalpic lors du Congrès Mondial de la Catalyse (ICC2024 à Lyon), les équipes de REALCAT et d’Entalpic ont décidé de collaborer. La startup Entalpic développe des modèles d’IA générative pour accélérer la découverte de matériaux et la recherche d’alternatives aux processus polluants. Sa plateforme repose sur les grands modèles de langage (LLM), l’apprentissage actif, les réseaux neuronaux graphiques (GNN), et les GFlowNets, qui exploitent les données existantes. Elle cherchait un collaborateur pour entreprendre les expérimentations nécessaires à la validation de ses modèles et a été séduite par la richesse des données et la capacité du criblage haut débit.

Du côté de REALCAT, l’équipe explore depuis plusieurs années l’optimisation par l’IA des résultats de sa plateforme de criblage haut débit, avec des pistes préliminaires étudiées via une thèse et plusieurs collaborations avec des experts en informatique et mathématiques (laboratoire CRIStAL, INRIA, etc.).

Ce partenariat entre Centrale Lille Institut et Entalpic accélère l’intégration des capacités de l’IA pour traiter automatiquement les massives quantités de données générées par les expériences à haut débit menées par l’Equipex REALCAT. REALCAT sera ainsi enrichie par les modèles d’IA d’Entalpic, conçus pour prédire les catalyseurs les plus prometteurs à tester, et pour hâter encore la sélection des plus performants pour une réaction donnée. Il est envisagé de combiner les calculs DFT assistés par l’IA, la synthèse à haut débit, des tests parallèles, la collecte et l’annotation automatisées des données ainsi que la modélisation prédictive.

Des expérimentations en cours portent sur une réaction particulière dans le cadre du projet REALTAPIC. Si les résultats s’avèrent positifs, ils donneront lieu à un Proof of Concept (POC) pouvant être appliqué à un nombre potentiellement illimité de réactions catalytiques.

« Notre équipe s’intéresse de près depuis 5 ans à l’impact que peut avoir l’IA sur les expériences de criblage à haut débit. Ce partenariat avec Entalpic ouvre de nouvelles perspectives : en combinant l’expertise de spécialistes de la chimie, de la catalyse et du traitement de données, nous allons nous pencher sur le développement d’un algorithme capable de programmer nos robots automatiquement, mais aussi automatiser le traitement des larges volumes de données que génèrent nos expériences. Nous sommes très impatients de découvrir comment l’IA va doper notre plateforme déjà unique au monde puisque c’est la seule à couvrir à la fois la biocatalyse, la catalyse chimique (homogène et hétérogène) et les matériaux », commente Sébastien Paul, coordinateur de REALCAT, professeur à Centrale Lille et chercheur à l’UCCS.

« Chez Entalpic, nous sommes convaincus que la modélisation de la matière à l’échelle atomique rendue possible par nos algorithmes d’IA va provoquer un véritable changement en catalyse. Elle apportera une meilleure compréhension des réactions chimiques et révélera de nouvelles tendances insoupçonnées. Par notre intégration avec l’expertise unique de REALCAT en criblage haut débit, nous entendons accélérer l’invention de catalyseurs pour les réactions critiques du monde de demain – là où la nécessité d’innovation est la plus urgente face au changement climatique. », commente le Dr. Alexandre Duval, directeur scientifique et cofondateur d’Entalpic.

*Realcat est portée par l’Unité́ de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS – UMR 8181), le Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille (CRIStAL – UMR 9189) et l’Institut Charles VIOLLETTE (ICV – UMR transfrontalière 1158 BioEcoAgro). Elle est hébergée sur le site de Centrale Lille et fait partie de l’Institut Michel-Eugène Chevreul (IMEC – FR2638).