MS4Nature Pro : un outil SaaS pour simuler la dégradation des PFAS et accélérer la recherche de traitements efficaces

Techniques de l’ingénieur : MS4ALL est une jeune entreprise. Quelle est son histoire ?

Édouard Lété : Nous sommes une start-up issue du laboratoire Gremi, une Unité Mixte de Recherche (UMR 7344) du CNRS et de l’Université d’Orléans.

Notre solution de simulation repose sur les travaux de Pascal Brault, qui est directeur de recherche au CNRS et également cofondateur et conseiller scientifique de MS4ALL. Durant ces vingt dernières années, il a développé une approche de simulation moléculaire particulière, dont nous possédons la licence d’exploitation exclusive et mondiale du savoir-faire.

Les applications de cette approche se trouvent principalement dans la dégradation des micropolluants, y compris les PFAS, qui sont un enjeu majeur. Il y a cinq ans encore, quand nous parlions de PFAS, le grand public ne savait pas de quoi il s’agissait. Désormais, l’ampleur de la pollution au PFAS est connue de tous, notamment grâce aux travaux du Forever Pollution Project, porté par plusieurs médias en Europe (dont le journal Le Monde) et auquel le CNRS participe.

Pour rappel, les PFAS sont des molécules synthétiques très performantes qui ont été développées après la 2^de Guerre mondiale. Ces molécules sont très stables, grâce aux liaisons fluor-carbone. Malheureusement cette hyper stabilité chimique les rend très persistantes dans l’environnement, ce qui conduit à une contamination diffuse et à une accumulation.

En quoi l’approche proposée par MS4ALL peut-elle aider à traiter le problème des PFAS ?

La simulation moléculaire est utilisée depuis longtemps pour développer de nouveaux médicaments. Sans entrer dans les détails, cela consiste à résoudre des équations de Schrödinger, des équations de mécanique quantique très lourdes qui permettent de simuler des molécules comprenant jusqu’à 150 atomes, les temps de calcul étant trop élevés au-delà de cette limite.

L’approche développée au CNRS est différente et bien plus performante, puisqu’elle est 1 000 fois plus rapide et permet d’étudier de très gros systèmes de l’ordre de 150 000 atomes. Le principe est de créer une « boîte de simulation » à l’échelle moléculaire, qui peut être comparée à un verre d’eau dans lequel on place une molécule avec différents éléments.

L’idée est alors d’observer comment évolue le système et de tester les interactions chimiques qui s’y produisent. Ce « microscope virtuel » permet ainsi de surveiller si une dégradation de la molécule se produit et aussi de déterminer en quoi elle va se dégrader.

MS4Nature Pro est un outil d’aide à la décision qui aide à accélérer la recherche expérimentale basée sur de longues campagnes d’essais-erreurs, en orientant les choix, réduisant ainsi le nombre de tests expérimentaux à produire, ainsi que les coûts associés.

On peut faire l’analogie avec les crash-tests automobiles : avant d’arriver au stade expérimental, les constructeurs automobiles font des milliers de simulations. Quand ils passent au stade du test en conditions réelles, il faut qu’ils soient déjà quasiment certains du résultat, car un test non concluant leur ferait prendre au moins six mois de retard dans le développement d’un véhicule. C’est exactement le même principe ici.

Avez-vous un exemple concret à nous présenter ?

Il y a quelques années, une enquête journalistique a révélé que l’ancienne papeterie de Stenay, dans la Meuse (fermée depuis 2024), était responsable d’une pollution massive aux PFAS. Cette pollution a été causée par l’épandage de boues issues de l’usine, durant des années, sur au moins 2 700 hectares de champs alentour, ce qui a fini par contaminer les sources d’eau potable.

Quand un opérateur de traitement de l’eau est informé d’une telle pollution, il se tourne alors vers un centre de recherche et lui demande si la station est en mesure ou pas de traiter le PFAS détecté. Si le polluant est connu et que des méthodes de traitement existent, le centre de recherche peut apporter une réponse. Dans le cas contraire, il devient nécessaire de lancer des essais expérimentaux, ce qui peut durer de nombreux mois.

Les industriels du traitement de l’eau ont donc besoin d’outils qui leur permettent rapidement d’anticiper les actions à mettre en place lorsqu’un PFAS est détecté. Devront-ils simplement apporter des ajustements à la station ou devront-ils arrêter la production d’eau potable ?

Comme MS4Nature peut évaluer à la fois la cinétique de dégradation d’une molécule et établir les chemins de dégradation, cet outil répond donc aux besoins d’acteurs comme SUEZ, qui est aussi l’un de nos clients.

Par ailleurs, la réglementation concernant les PFAS est amenée à se durcir. Prenons l’exemple du TFA, un produit de dégradation de la famille des PFAS, qui fera partie des molécules à rechercher dans l’eau potable, à partir de 2027. À compter de cette date, les eaux dont une pollution au TFA est avérée devront obligatoirement être traitées. Or, comme le TFA est aussi l’une des molécules les plus difficiles à traiter, il est urgent de trouver des solutions efficaces !

La lutte contre les PFAS est-elle aussi un enjeu majeur pour l’ensemble de l’industrie ?

Les PFAS sont bien entendu une urgence environnementale et sanitaire, mais ils deviennent également une urgence industrielle et financière. Les industriels ne peuvent plus attendre que la réglementation sur les PFAS se durcisse pour chercher des solutions de substitution. D’une part, la réglementation avance très vite, et d’autre part, les PFAS ont un effet repoussoir sur les investisseurs.

Il faut savoir qu’en 2023, l’entreprise 3M a dû payer 12,5 milliards de dollars pour stopper les actions en justice aux États-Unis. 3M n’a donc pas eu le choix : pour survivre, elle a décidé d’arrêter totalement la production de PFAS.

L’objectif de MS4ALL est d’aider les industriels à trouver des solutions de traitement adaptées à chaque substance et aussi d’accélérer la substitution des PFAS. C’est ce que nous faisons avec plusieurs sociétés et MS4Nature Pro leur permet d’avancer plus vite sur la recherche de solutions alternatives.

À qui MS4Nature Pro s’adresse-t-il ?

MS4ALL signifie Molecular Simulation for All, ce qui traduit notre ambition de démocratiser ce type de simulation. Comme nous l’avons évoqué, cet outil peut donc aussi bien être utilisé par les professionnels de l’eau (ARS, laboratoires d’analyse, municipalités, etc.) que par les industriels, même s’ils ne sont pas experts dans la simulation numérique.

En effet, MS4Nature Pro prend la forme d’une application web qui ne demande aucune expertise en simulation moléculaire et ne nécessite pas d’achat d’ordinateurs puissants, ni même de logiciel, grâce au Calcul Haute Performance (HPC), à une architecture native sur le Cloud et une base de données de 118 000 micropolluants, dont plus de 14 000 PFAS.

MS4Nature Pro permet ainsi d’anticiper les polluants émergents, les sous-produits de dégradation, de concevoir des traitements plus performants et d’obtenir un rapport de dégradation complet.

J’invite tous ceux qui voudraient tester MS4Nature à consulter la version démo gratuite, en cliquant sur le lien ou en scannant ce QR code.