Lettre d'information de la physique africaine

Le démarrage de la biophysique structurelle en Afrique menacé par la COVID-19

Un nouveau programme visant à renforcer les capacités en biologie structurelle en Afrique confronté aux urgences de la COVID-19.

La catastrophe de la COVID-19 a démontré de façon éclatante la puissance de la technologie de visualisation actuelle en permettant de comprendre comment la maladie fonctionne au niveau atomique et comment ces connaissances peuvent être utilisées pour concevoir des médicaments et des vaccins [1, 2, 3, 4 , 5 , 6, 7]. Les scientifiques basés en Afrique ne disposent pas de ressources locales qui leur permettraient de participer à ce travail à la fois fascinant et fondamental pour la survie de nos sociétés.

L'absence de bases solides en biophysique structurelle en Afrique nous rend totalement dépendants de la recherche effectuée à l'étranger. Nous courrons le risque de ne pas pouvoir répondre en connaissance de cause non seulement à la menace de nouvelles maladies, mais aussi à celle de maladies anciennes comme la tuberculose, la malaria, le sida, les maladies cardiaques, le diabète, etc.

Une lutte pour trouver des ressources

Les biophysiciens de toute l'Afrique savent depuis longtemps comment ils pourraient contribuer à alléger le fardeau de la maladie en Afrique, mais ils ont eu du mal à trouver les ressources nécessaires pour concrétiser leurs idées. L'attribution de la subvention GCRF-START (Global Challenges Research Fund - Synchrotron Techniques for African Research and Technology) en 2018 a constitué une percée à bien des égards.

La subvention a financé le développement des trois domaines que sont les matériaux énergétiques, la catalyse et la conception rationnelle des médicaments. L'objectif de ce dernier était de concevoir des médicaments fondés sur la connaissance des structures atomiques des protéines cible.

Former de jeunes scientifiques africains

Cette subvention visait à former de jeunes scientifiques africains à l'utilisation des synchrotrons et des installations associées pour accélérer leurs propres recherches. Le volet biophysique était structuré autour de 9 co-chercheurs des universités du Cap (UCT), de Stellenbosch, du Witwatersrand, de l'État libre, du Nord-Ouest, de Pretoria et de l'Institut national des maladies transmissibles.

Chaque co-responsable a pris la responsabilité d'engager un associé de recherche post-doctoral qui a reçu un généreux budget de recherche et une allocation de déplacement. En plus des post-docs, un « Centre d'excellence » a été créé à l'UCT, de façon à permettre aux post-docs d'exécuter l'ensemble des travaux de biologie structurelle et de compléter ainsi les liens qui manquaient dans leurs institutions d'accueil.

Des ateliers en Afrique

La subvention a également permis d'accorder une allocation généreuse pour des ateliers organisés localement et des visites d'étude prolongées à l'étranger. Les biophysiciens se sont rapidement mis au travail et ont organisé un certain nombre d'ateliers au Cap, à Johannesburg et à Pretoria.

Le plus grand atelier au Cap, Biophysique et biologie structurelle aux synchrotrons, organisé en collaboration avec l'Union internationale de biophysique pure et appliquée (IUPAB), a attiré 49 étudiants et a été dirigé par 15 scientifiques internationaux et 5 scientifiques locaux. Nombre des présentations ont été publiées dans Biophysical Reviews (volume 11), édition spéciale consacrée à la biophysique en Afrique.

Cryo-microscopie électronique

Parmi les sujets abordés, on peut citer la cryoEM (cryo-microscopie électronique), domaine qui a été révolutionné par le matériel et les logiciels informatiques modernes et le détecteur direct d'électrons.

Les structures récentes de macromolécules géantes et de virus déterminées à l'aide de cette technologie approchent couramment la résolution atomique. La communauté sud-africaine s'est vu accorder des allocations de temps de faisceau sur les lignes de cristallographie à rayons X et de cryo-microscopie électronique à la source de lumière Diamond à Didcot, au Royaume-Uni.

Plusieurs articles importants

L'utilisation de ces installations a donné lieu à un certain nombre d'articles importants d'auteurs sud-africains, dont la toute première description d'une enzyme nitrilase par les docteurs Mulelu et Woodward de l'UCT. Ces enzymes sont essentielles à la fabrication de produits chimiques de base et de nouveaux médicaments.

Une ressource unique à la source de lumière Diamond est X-Chem - une installation permettant de visualiser de petits « fragments moléculaires » dans des poches de fixation de protéines. Le professeur Strauss, le docteur Balcomb et le docteur Hamman de l'université de Stellenbosch l'exploitent pour concevoir de nouveaux médicaments contre la tuberculose.

Un événement annulé

Le programme a organisé le tout premier atelier CCP4 en Afrique en collaboration avec l'IUPAP, qui devait se tenir le 4 avril 2020. Le CCP4 coordonne et distribue le logiciel de détermination de la structure macromoléculaire. L'organisation a été un pionnier dans le développement de logiciels à code source ouvert, pilotés par la communauté, et a été un puissant moteur de la discipline de la biologie structurale.

Un parrainage important a été obtenu de la Fondation nationale de la recherche d'Afrique du sud et de l'Union internationale de cristallographie ainsi que de CCP4. L'événement a été annulé par le confinement de niveau 5.

Une lutte pour maintenir l'élan

En effet, la succession de confinements a mis un frein à la plupart des activités du programme, à l'exception de celles directement liées à l'étude des coronavirus. Cette période a été éprouvante pour les étudiants, les post-docs et les co-investigateurs qui ont lutté pour maintenir leur élan malgré l'effondrement de nombreuses ressources dont ils dépendaient.

Nous travaillons à la mise en place d'une infrastructure pour les activités à distance, dépendant de services spécialisés qui sont déterminés à continuer à fonctionner avec un risque minimal pour ceux qui les exploitent.

L'urgence s'oppose à la recherche à long terme

Les progrès incroyables qui ont été réalisés dans l'établissement de la biologie structurelle sur le continent africain restent extrêmement fragiles. Ironiquement, les coupes d'urgence et les retards dans les budgets scientifiques, effectués en réponse à la crise de la COVID-19, frappent l'essence même d'un programme qui donne à l'Afrique les outils nécessaires pour mettre en place une réponse rationnelle, fondée sur la science, à la menace réelle d'épidémies récurrentes de nouveaux virus.

Trevor Sewell, Université de Cape Town, Afrique du Sud

Ce billet a été publié pour la première fois dans La Lettre d'information der la physique africaine - © American Physical Society, 2020. Il a été traduit en français par Afriscitech.

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