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L’étudiante au doctorat Reabetswe Zwane parle de ses recherches en chimie computationnelle et de ce que cela pourrait signifier pour les substances médicamenteuses à l’avenir.
Reabetswe Zwane est un doctorant de troisième année à la SSPC, le centre de recherche sur les produits pharmaceutiques de la Science Foundation Ireland, à la Dublin City University. Son doctorat est en chimie computationnelle, ce qui lui permet d’utiliser des techniques de calcul de haut niveau pour comprendre diverses propriétés chimiques et physiques des substances pharmaceutiques.
Ici, Zwane explique pourquoi elle aime travailler sur le terrain et comment ses journées de travail se déroulent généralement.
« L’image du savant fou isolé n’est ni productive ni vraie ‘
– REABETS APPELÉ, SSPC
Quelles expériences vous ont amené au rôle que vous avez maintenant?
Au cours de ma (quatrième) année à l’Université du Cap, nous avons dû faire un projet de recherche de six semaines et j’ai choisi d’en faire un en chimie computationnelle.
Bien que j’ai été confronté au défi initial d’utiliser des ordinateurs pour faire de la science, j’ai trouvé que la chimie computationnelle assouvissait mon amour pour la chimie, les mathématiques et la physique à la fois, ce qui m’a encouragé à continuer avec mon superviseur de quatrième année pour un projet de maîtrise et maintenant un doctorat.
Pouvez-vous nous parler des recherches sur lesquelles vous travaillez actuellement?
Dans mes recherches, je me concentre sur la compréhension du comportement mécanique des produits pharmaceutiques. La plupart des médicaments actuellement sur le marché sont dosés sous forme solide, sous forme de comprimés, par exemple, car ils sont bon marché et faciles à administrer aux patients. De manière surprenante, il n’est pas toujours garanti qu’une substance médicamenteuse puisse être transformée en comprimé ou compressée sous forme de comprimé.
Dans mes recherches, j’utilise des méthodes et des techniques informatiques pour comprendre les propriétés qui rendent les substances médicamenteuses «comprimés» et facilement solubles dans l’organisme. L’espoir ultime est que nous arriverons à un endroit où nous serons en mesure de déterminer ces propriétés avant même qu’un médicament ne soit fabriqué en laboratoire.
Qu’est-ce qui a d’abord suscité votre intérêt pour la chimie computationnelle?
Mes intérêts ont généralement été de comprendre et de développer les matériaux que nous voyons autour de nous. La première fois que j’ai rencontré quelque chose comme le développement de matériaux, c’était il y a environ 12 ans dans le cadre d’un programme National Geographic.
Dans le cadre du programme, ils ont montré comment la nanotechnologie pouvait être utilisée pour fabriquer une paire de pantalons imperméables qui, au niveau moléculaire, étaient recouverts de millions de très petites structures en forme de fils de silicone qui faisaient rebondir l’eau sur le pantalon.
C’était et c’est toujours très cool pour moi de pouvoir étudier les matériaux à la plus petite échelle et de pouvoir acquérir des connaissances approfondies sur le comportement des matériaux à une échelle que l’œil peut voir.
S’il y a une telle chose, pouvez-vous décrire une journée typique pour vous?
Mes journées sont un peu différentes depuis que je travaille à domicile. Mes matins consistent à rédiger ma liste de choses à faire pour la journée, puis à rattraper mon retard sur les courriels avant de me lancer dans une réunion quotidienne en ligne avec les membres de mon groupe de recherche. Dans cette réunion, nous décrivons les tâches que nous avons réussi à accomplir depuis la dernière fois que nous nous sommes rencontrés, nos tâches prévues pour la journée à venir et ce qui nous bloque actuellement.
Après cela, je vérifie généralement mes calculs, qui ont été soumis au supercalculateur irlandais appelé Kay. Je prends ensuite mon déjeuner, ce qui signifie quitter mon bureau et, espérons-le, prendre le soleil en me promenant.
Pour le reste de ma journée, je lis généralement des articles ou écris des codes informatiques et des scripts qui me permettent de soumettre de nombreux calculs à la fois au supercalculateur, ou d’extraire et de visualiser des données à partir de gros fichiers générés par le supercalculateur.
Selon la période de l’année, mes journées peuvent parfois impliquer d’assister à une conférence ou à un symposium ou de faire une démonstration en laboratoire pour les étudiants de premier cycle. J’essaye de garder les soirées libres.
Quelles compétences et quels outils utilisez-vous au quotidien?
En tant que scientifique informatique, le principal outil que j’utilise est l’ordinateur et les logiciels informatiques. Pour que le code informatique de script puisse m’aider dans la manipulation quotidienne des données, j’utilise python et bash, qui sont des langages de script bien connus.
En termes de compétences, j’utilise des compétences organisationnelles et de gestion du temps pour prioriser les tâches urgentes et importantes, et pour trier, stocker et sauvegarder de grandes quantités de données à partir d’un supercalculateur. Une autre compétence importante est le dépannage, qui est essentiel pour déboguer les erreurs d’un logiciel informatique. Avec cela, la maîtrise du langage de programmation (être capable de lire le code) est une autre compétence que l’on acquiert en cours de route.
Les compétences générales que j’utilise incluent la communication, qui est essentielle pour présenter mes recherches oralement et par écrit, ainsi que pour interagir avec mes collègues de laboratoire, mes superviseurs et mes collaborateurs.
Quelles applications envisagez-vous pour cette recherche?
Comme mentionné précédemment, le but ultime est de pouvoir prédire les propriétés des médicaments avant même qu’ils ne soient synthétisés en laboratoire. La prédiction de la structure cristalline est une technique de calcul qui tente de prédire la structure cristalline d’un médicament à partir de son simple diagramme chimique ou dessin.
La prédiction de la structure cristalline est un domaine dans lequel nous pouvons appliquer les protocoles informatiques que nous avons mis au point pour déterminer les propriétés des médicaments postulés à partir de nos calculs de prédiction de la structure cristalline. Cependant, la prédiction de la structure cristalline est un domaine en pleine croissance avec ses propres limites.
Existe-t-il des idées fausses sur la recherche en chimie computationnelle? Comment les aborderiez-vous?
La seule idée fausse commune est que la chimie informatique est un domaine de niche et n’est accessible qu’aux personnes ayant des compétences en codage, mais les logiciels informatiques et les modèles informatiques sont aux chimistes informatiques ce que l’équipement de laboratoire est à un chimiste de laboratoire humide.
On peut soutenir que vous n’avez pas nécessairement besoin de connaître l’électronique de fonctionnement interne d’un pH-mètre pour mesurer le pH et interpréter le nombre à partir du compteur. Vous devez également connaître la quantité d’impuretés que vous êtes prêt à accepter dans vos expériences. Cela est également vrai pour les logiciels informatiques.
Le revers de la médaille est que la chimie informatique est communément accusée d’être un domaine superficiel, car les chimistes informatiques peuvent être coupables d’une sorte de « case noire » lors de l’utilisation d’un logiciel informatique, similaire à l’acceptation des termes et conditions sans les lire. Comme pour les expériences, on s’attend à ce qu’un chimiste en informatique connaisse les limites de ses modèles et aussi ce que leurs données leur disent ou ce qu’elles ne leur disent pas.
En substance, pour faire une bonne chimie computationnelle, un chimiste informatique doit comprendre leurs «boîtes».
Lorsque vous avez commencé à travailler en tant que chercheur, qu’est-ce qui vous a le plus surpris d’apprendre était important dans le rôle?
Que l’image du savant fou isolé n’est ni productive ni vraie. Vous avez besoin de gens! Vous avez besoin de personnes comme caisse de résonance pour évaluer et remettre en question vos idées, vous avez besoin de personnes avec lesquelles collaborer sur des projets et vous avez besoin de personnes à des fins relationnelles.
Qu’est-ce qui vous plaît le plus dans votre carrière dans la recherche?
Voyager dans différents endroits pour des conférences et des symposiums et rencontrer des gens aux accents et cultures différents est un avantage de la recherche. Vous pouvez interagir avec certains des grands esprits de nos communautés.
Une autre chose que j’apprécie, c’est de passer mon temps à comprendre certaines des choses les plus cool et complexes au monde, et aussi de contribuer à résoudre certains des défis auxquels nos communautés sont confrontées aujourd’hui.
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