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Lauréat d’une prestigieuse bourse Vanier

Raphaël Robidas trouve des solutions

Raphaël Robidas, étudiant au doctorat en chimie, récipiendaire d'une bourse Vanier 2022.
Raphaël Robidas, étudiant au doctorat en chimie, récipiendaire d'une bourse Vanier 2022.
Photo : Michel Caron - UdeS

Chaque année, le prestigieux Programme de bourses d’études supérieures du Canada Vanier (BESC Vanier) récompense jusqu’à 166 personnes étudiantes au doctorat à travers le pays pour l’excellence dans leurs études universitaires, le potentiel de leurs recherches et leurs compétences en leadership. Parmi les lauréats et lauréates de 2022, on retrouve Raphaël Robidas, étudiant au doctorat en chimie auprès du professeur Claude Legault.

Dans ses études, ses projets et ses interactions, une tendance se démarque : Raphaël aime trouver des solutions à des problèmes pratiques, automatiser certaines tâches et soutenir ses collègues étudiantes et étudiants.

La chimie en tête

Raphaël s’est intéressé à la chimie organique dès ses études secondaires, avec un certain intérêt pour l’informatique également. C’est sans hésitation qu’il a choisi de faire son baccalauréat à l’Université de Sherbrooke. Intrigué par la recherche, il a pu, grâce au régime coop, faire quatre stages en milieu universitaire dans le cadre de son baccalauréat. Trois de ces stages étaient au laboratoire du professeur Legault alors que le quatrième, financé par une bourse Mitacs « Globalink », s’est déroulé en Allemagne.

Dès mon premier stage, je savais que j’adorais la recherche. Je me suis inscrit à la maîtrise et j’ai fait un passage accéléré vers le doctorat, que j’ai commencé maintenant depuis environ un an et demi. Mes recherches sont en chimie computationnelle, ce qui relie mon intérêt entre la chimie et l’informatique

Raphaël Robidas, étudiant au doctorat en chimie, lauréat 2022 d’une bourse Vanier

Modéliser des molécules pour mieux prédire les réactions

Lorsqu’on fait de la chimie computationnelle, on utilise la théorie développée en physique et en chimie physique sur le comportement de la matière, particulièrement des électrons. On utilise des programmes qui appliquent ces équations à des systèmes complexes. En modélisant la façon dont la matière se comporte, les chercheuses et chercheurs peuvent mieux la comprendre.

Avec nos modèles, on explore le comportement des atomes, on regarde ce qui se passe, quelles sont les structures des molécules formées. On essaie de les faire réagir et d’observer ce qui se passe sur le plan de l’énergie ou de la propriété.

Raphaël Robidas

Exemple d’arbre d’étapes de réaction reliant la molécule de départ (point bleu) au produit (point rouge).

Exemple d’arbre d’étapes de réaction reliant la molécule de départ (point bleu) au produit (point rouge).


Photo : fournie

Pour son projet de recherche, Raphaël Robidas développe une approche entièrement automatisée pour prédire les produits de réactions chimiques par ordinateur. Son principal défi est de gérer les nombreuses possibilités d’étapes de réaction à évaluer. Même pour de petites molécules, il existe des millions de permutations possibles, et ce nombre augmente exponentiellement avec la taille des molécules. Raphaël nomme ceci « l’explosion des possibilités » et considère qu’il s’agit du nerf de la guerre pour son projet. Son approche pour contenir cette explosion fonctionne « en entonnoir ». Parmi toutes les possibilités envisageables, il applique des règles de sélection basées sur la réactivité connue des atomes et sur la symétrie des molécules, puis effectue des calculs de chimie quantique rapides pour éliminer les possibilités trop improbables, étape par étape. Ceci lui permet d’obtenir uniquement les étapes de réaction qui risquent d’être impliquées dans la réaction. En suivant les étapes jugées les plus plausibles par la modélisation, il peut prédire les produits qui se forment réellement en bout de ligne.

Le but ultime de ce projet est d’accélérer la découverte de nouvelles réactions chimiques utiles, explique-t-il. En étant capable de prédire par modélisation ce qu’une réaction devrait donner, les chercheurs en laboratoire pourraient éviter d’investir du temps et des ressources sur les avenues moins prometteuses. Les prédictions indiquant des produits nouveaux et intéressants seront par la suite validées ou infirmées en laboratoire. Si ces prédictions sont justes, elles permettront de trouver des moyens de fabriquer des médicaments ou des molécules naturelles plus efficacement, à moindre coût et avec un impact environnemental réduit.

Il existe énormément de possibilités de réactions qui ne sont pas explorées ou pas connues. Toutes les essayer en laboratoire serait trop long et trop coûteux. L’idée, c’est d’essayer ces possibilités à grande échelle par modélisation, et d’évaluer ce qui pourrait être intéressant à essayer en laboratoire par la suite. En ce moment, je vérifie si ma méthode peut prédire des réactions qui sont déjà connues. On sait donc déjà exactement ce que le résultat de la prédiction devrait être. D’ailleurs, nos résultats semblent déjà assez concluants avec un taux de réussite de plus de 75 % pour la classe de réactions qu’on étudie.

Raphaël Robidas

Au service de l’enseignement au Département de chimie

Parmi les autres projets sur lesquels Raphaël travaille se trouve ARUS, une plateforme Web qui facilite l’analyse de risque des expériences. Dès le baccalauréat, toutes les personnes étudiantes doivent faire une analyse de risque des réactions qu’elles effectuent. Ceci les informe des dangers potentiels et les préparent à prendre les mesures nécessaires pour assurer leur sécurité.

En 2021, l’équipe du Pr Legault a eu l’idée de produire un formulaire interactif en ligne pour faciliter l’analyse de risque. Ce formulaire permet de chercher les substances requises et donne un accès centralisé à leurs propriétés et informations de sécurité. Par exemple, les mentions de danger associées aux produits (corrosivité, toxicité, etc.) et les fiches signalétiques de sécurité sont disponibles pour plus de 8000 composés. La plateforme permet maintenant en un seul clic de trouver tous les risques connus associés à la réaction planifiée.

L’apport de notre plateforme, c’est que c’est plus facile pour les étudiants, ça prend moins de temps et ça envoie automatiquement un rapport par courriel à la personne qui supervise le travail. Certains groupes de recherche de la faculté utilisent déjà la plateforme assez activement

Raphaël Robidas

Un autre projet proposé par Raphaël dès le début de ses études de maîtrise est CalcUS, une plateforme libre de chimie computationnelle pour que cette technologie soit plus accessible, surtout pour les gens qui débutent dans ce domaine.

C’est aussi une plateforme Web, plus complexe en matière de programmation, qui réunit tous les outils de chimie computationnelle à la même place dans une interface conviviale. Ça permet aux gens d’apprendre et de faire de la vraie chimie computationnelle seulement avec leur navigateur Web. Justement, nous sommes en train de mettre la plateforme "dans les nuages" pour qu’elle soit facilement accessible aux personnes enseignantes et aux étudiants et étudiantes.

Raphaël Robidas

Et par la suite?

Avec tous les projets de recherche et d’aide à l’enseignement en plus de la recherche, comment Raphaël entrevoit-il son avenir?

Je ne suis pas encore tout à fait fixé sur ce que je ferai après mes études de doctorat : comme je suis au début de mon projet de recherche, il y a encore plusieurs avenues à explorer. J’aime beaucoup faire de la recherche, mais je développe aussi mes plateformes en ligne pour bientôt offrir des services commerciaux à plus grande échelle et en faire bénéficier plus de gens.

Raphaël Robidas

Une chose est certaine, l’avenir de Raphaël sera remarquable!