Combiner chimie et informatique pour lutter contre le cancer

Vincent Zoete développe des outils informatiques pour lutter contre le cancer. Le chimiste, qui dirige deux groupes à l’Université de Lausanne et à l’Institut suisse de bioinformatique, prédit les effets de nouveaux médicaments.

Avant son premier ordinateur à l’âge de 12 ans, Vincent découvre les joies de la programmation. Le garçon s’est vite rendu compte qu’il préférait programmer lui-même la machine plutôt que de simplement jouer à des jeux développés par d’autres. Même s’il a suivi quelques cours d’informatique lors de ses études à l’école d’ingénieurs de Lille, le jeune homme souhaite poursuivre des études plus sérieuses. «Je n’aurais jamais pensé que l’informatique deviendrait une chose aussi importante», sourit-il, une trentaine d’années plus tard. Il a donc mis sa passion de côté et a choisi la chimie après avoir découvert son talent pour le sujet.

Il a poursuivi ses études par un doctorat en conception de médicaments, un domaine qui vise à comprendre les structures atomiques des médicaments afin de prédire leurs effets. Car « tout est un peu chimique », explique Vincent Zoété, des médicaments aux protéines qui constituent les éléments constitutifs de nos cellules. Si nous connaissons leurs structures au niveau atomique, nous pouvons prédire leurs interactions. Et nous pouvons, par exemple, concevoir un nouveau médicament potentiel de telle sorte que sa forme s’intègre parfaitement dans une poche d’une protéine, modifiant ainsi son activité.

Faire de la chimie sur ordinateur

Durant sa thèse de doctorat, le chercheur a rencontré plusieurs personnes qui ont changé sa vie. Personnellement, un de ses collègues est devenu son partenaire de vie. Sa découverte de la modélisation informatique lui apporte également de nouvelles rencontres sur le plan professionnel. Il était tellement fasciné par cette nouvelle technologie qu’il a déménagé dans un autre laboratoire pour compléter ses travaux de doctorat sous la direction d’un pionnier dans le domaine, le professeur Martin Karplus, qui a remporté le prix Nobel de chimie en 2013 pour ses calculs et simulations qui nous permettent , comprendre et prédire les processus chimiques. Vincent Zoété est immédiatement fasciné par le mannequinat, ce qui lui permet « d’amener l’informatique à la chimie ». L’objectif est de doter l’ordinateur des connaissances chimiques et physiques pour étudier les interactions entre médicaments et protéines sans nécessairement avoir à les synthétiser. “Nous ne sommes pas encore au stade où nous pouvons prédire à 100 % que le médicament potentiel se lie, agit, est non toxique et est distribué et métabolisé correctement dans l’organisme”, explique Zoete. Cependant, il est possible de générer rationnellement des molécules fonctionnelles et d’anticiper certains effets toxiques ou leur absence. efficacité. Cela permet aux laboratoires de se concentrer sur les molécules qui offrent les plus grandes chances de succès et de réduire considérablement le nombre d’échecs dans les expérimentations animales puis humaines.

Tout en s’initiant à la modélisation auprès d’un des pionniers du domaine, Vincent Zoete se lance rapidement dans la programmation pour les oncologues. Cette collaboration le conduit à l’Institut suisse de bioinformatique (SIB) à Lausanne en 2004, où il devient responsable de recherche dans le groupe du professeur Olivier Michielin, qu’il avait rencontré quelques années plus tôt par l’intermédiaire du professeur Karplus. L’Institut Suisse de Bioinformatique rassemble un réseau de spécialistes dans des domaines allant de l’analyse de données génétiques à la modélisation moléculaire. Vincent Zoete est enthousiasmé par cet écosystème interdisciplinaire : « La diversité des cultures scientifiques permet de transférer des concepts propres à un domaine de recherche dans d’autres domaines où ils sont nouveaux et utiles. »

Prédire quelles cellules sont les plus efficaces pour combattre les tumeurs

Depuis 2017, il est professeur au Département d’oncologie de la Faculté de biologie et de médecine de l’Université de Lausanne et de l’Hôpital universitaire de Lausanne (UNIL CHUV) et fait partie de l’antenne lausannoise de l’Institut Ludwig de recherche sur le cancer. Grâce à ses diverses connaissances spécialisées, il contribue au développement de nouvelles thérapies contre le cancer. Il s’intéresse à l’optimisation des immunothérapies cellulaires. Dans ces traitements, les cellules immunitaires du patient potentiellement capables d’attaquer la tumeur – les lymphocytes T – sont prélevées, uniformément boostées et réinjectées. Ce rehaussement homogène favorise la quantité, mais n’est pas toujours efficace puisque tous les lymphocytes T n’ont pas la même capacité antitumorale. De plus, les tumeurs mutent souvent, ce qui peut conduire à une résistance.

Dans l’un de ses derniers projets financés par le Fonds national suisse (FNS), Vincent Zoete et son équipe ont développé un algorithme permettant de classer les lymphocytes T en familles. Cette classification peut être utilisée pour prédire quelles cellules sont les plus susceptibles de se lier à une tumeur et de la détruire. Les scientifiques peuvent ensuite sélectionner et amplifier les cellules qui combattent le plus efficacement un cancer particulier. Cette valorisation ciblée des lymphocytes T augmente l’efficacité des immunothérapies tout en réduisant le risque de résistance.

Faire du développement de médicaments un jeu d’enfant

Le développement de cet outil n’est qu’un des nombreux projets du chercheur. Lui et ses équipes travaillent également sur des algorithmes qui permettront de produire des chimiothérapies ciblées. Et il utilise des modèles pour illustrer le fonctionnement des médicaments ou les effets des mutations trouvées chez les patients. Le bioinformaticien programme derrière son écran et peut attaquer les tumeurs de toutes parts. Mais les outils qu’il a développés ne s’arrêtent pas là. En tant que chef de groupe au SIB, il fournit de nombreux sites Web et bases de données à la communauté scientifique et contribue à d’autres projets de développement de médicaments. «Nous créons des connaissances afin d’utiliser des outils avec lesquels nous pouvons créer davantage de connaissances», explique le chercheur. Il ajoute avec enthousiasme : « Nous pouvons dire que les gens utilisent nos algorithmes et nos bases de données au nombre de citations et de demandes de calculs et d’assistance que nous recevons. »

Le planning de Vincent Zoete est bien rempli pour gérer ses deux groupes. Mais il ne se contente pas de faire des recherches : il lui tient à cœur de les partager. En plus des six cours universitaires qu’il enseigne, il s’implique dans des projets de communication destinés au public. Lui et ses équipes préparent un jeu de société sur le thème du drug design. Il y aura deux niveaux, l’un avancé pour les étudiants et l’autre pour le grand public. Aura-t-il le temps d’y jouer aussi ? Le passionné de programmation rigole : « Je dois dire que je n’ai pas beaucoup de temps pour autre chose que d’être père de trois enfants et chercheur. Pour me détendre, je cuisine souvent. Ce n’est pas si différent de la chimie ! » Mais même s’il n’a plus le temps de programmer pour s’amuser, il aime toujours programmer : « Pendant que je dirige des laboratoires, c’est important pour moi de pouvoir continuer à programmer pour faire des recherches avec vos propres mains et programmez quelque chose vous-même. C’est ainsi que je peux tester. Je teste la faisabilité des projets avant d’embarquer mes équipes et surtout, pour rester en contact avec la matière qui me plaît. »

Le texte de ce communiqué de presse, une image à télécharger et de plus amples informations sont disponibles sur le site Internet du Fonds national suisse.