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Le Master conjoint Erasmus Mundus ChEMoinformatics+ est une formation de deux ans accessible aux candidats titulaires d’un diplôme Bachelor (180 ECTS) en Chimie, Biochimie, Physico-Chimie, Chimie Physique, Pharmacie. Il comporte deux mobilités : une année dans une université du consortium, l’autre dans une autre université du consortium incluant une autre mobilité.

Le début de la prochaine édition du programme est septembre 2022.


Chémoinformatique

Introduction

La chimioinformatique est un nouveau domaine qui évolue rapidement. Il concerne le développement, la création, l’organisation, le stockage, le partage, l’analyse, la visualisation et l’utilisation de l’information chimique. C’est une discipline majeure de la chimie théorique [Informatique moléculaire, 30(1), 20-32, 2011], utilisant l’intelligence artificielle et les sciences des données pour relever les défis actuels de société et d’innovation en chimie.

De nos jours, les méthodes spécifiques de la chémoinformatique sont devenues un élément essentiel du développement de nouveaux composés, matériaux et procédés. Le besoin d’approches chémoinformatiques a augmenté avec la quantité croissante de données en sciences chimiques. À titre d’illustration, le Chemical Abstract Service a initié le Chemical Registry System en 1965, enregistré la 10 millionième substance chimique en 1990, la 50 millionième substance en 2009, la 100e millionième en 2015 et la 150 millionième substance en 2019. Les principaux acteurs de l’industrie ont relevé les défis posés par cette richesse de données sur les produits chimiques grâce au développement de nouveaux outils chémoinformatiques. Par exemple, Novartis a déployé les premiers outils chémoinformatiques en 1995 et depuis lors, leurs infrastructures se sont développées au point qu’en 2014, plus de 20 millions de structures chimiques étaient traitées par an. Par la suite, la grande quantité d’informations potentiellement disponibles pour chaque composé a conduit à l’essor de l’intelligence artificielle en chémioinformatique. A titre d’illustration, la base de données ExCAPE-DB [Journal of cheminformatics, 9(1), 17, 2017] intègre plus de 70 millions de données de relation structure-activité pour environ 1 million de composés et 1700 cibles.

Les approches chémoinformatiques sont également cruciales pour répondre aux préoccupations environnementales et de durabilité telles qu’exprimées, par exemple, par la directive REACH (en vigueur depuis 2017) et par le Toxic Substance Act publié par l’Agence américaine de protection de l’environnement. Ces textes ont augmenté les exigences pour l’approbation des composés entrant sur le marché au point que le volume et le coût des tests expérimentaux sont devenus prohibitifs. Ainsi, des approches chémoinformatiques sont proposées par l’OCDE depuis 2004 [http://www.oecd.org/chemicalsafety/risk-assessment/37849783.pdf] comme alternatives reconnues aux tests expérimentaux.

Histoire

Le master est issu du DESS Informatique Appliquée à la Chimie (« DESS Infochimie »). Il a été créé à la Faculté de Chimie de l’ancienne ULP (aujourd’hui Université de Strasbourg) en 2001 par le Pr A. Varnek. Le premier manuel dans ce domaine [J. Gasteiger, T. Engel, Chemoinformatics, 2003, WILEY-VCH, 649 pp.] mentionnait 4 universités dans le monde (2 au Royaume-Uni, 1 aux USA et l’Université de Strasbourg) ayant initié les enseignements de Chémoinformatique.

Depuis 2010, le master s’est développé en réseau de double diplômes de master en Chémoinformatique avec Paris (2019), Milan
(2016 et 2019), Ljubljana (2019), Lisbonne (2019), Kiev (2017), Kazan (2018), Saint-Pétersbourg (2016) et Ramat-Gan (2020).

Consortium network
A geographical description of the Universities participating to the ChEMoinformatics+ network.

Ce grand réseau intègre aujourd’hui les spécialistes en Chémoinformatique parmi les plus renommés au monde. Celui-ci est par des acteurs majeurs de l’industrie chimique et repose sur une communauté de plus de 250 anciens étudiants [LinkedIn group Master Chemoinformatics].

Objectifs

Le consortium ChEMoinformatics+ vise à former des spécialistes pour l’industrie Chimique et Pharmaceutique, ayant de solides compétences en chimie, en informatique et en méthodes chémoinformatiques spécifiques. Il vise à améliorer les perspectives des diplômés en termes d’excellence, d’employabilité et d’esprit d’entreprise. Ces exigences s’accompagnent de normes plus élevées dans le recrutement des étudiants. Ainsi, l’excellence scientifique et l’employabilité sont atteintes grâce (i) à d’excellents étudiants issus de différents horizons de la chimie et de différentes cultures ; (ii) une formation efficace d’experts en chémoinformatique capables de développer de nouvelles méthodes et de les adapter à différentes situations et environnements ; (iii) former des professionnels habitués à travailler dans un environnement international. L’encadrement est assuré par des chercheurs et enseignants-chercheurs spécialisés en chimie, informatique et chémoinformatique, ainsi que des industriels travaillant dans le domaine.

Connaissances et compétences

Le programme d’enseignement comprend des cours de chimie spécialisés couvrant certains aspects de la chémoinformatique (chimie quantique, modélisation moléculaire) ou ses applications (chimie du médicament, chimie des matériaux, chimie supramoléculaire). Les étudiants acquièrent des compétences de base en informatique (systèmes d’exploitation, langages de programmation, internet), stockage et traitement de données (bases de données, fouille de données) et des compétences spécifiques en chémoinformatique (représentation de structures in silico, bases de données chimiques, méthodes structure-propriétés, théorie de la chimie combinatoire, criblage virtuel). Un stage de 5-6 mois est préparé en milieu industriel ou académique.

L’ensemble des compétences et des connaissances requises par le diplôme explique pourquoi il est nécessaire de fédérer autant de sites avec leurs propres profils d’excellence. Il existe peu ou pas d’alternatives offrant l’éventail complet des compétences nécessaires pour mettre en œuvre un projet de recherche ou de R&D dans ce domaine. La chimie médicinale est certainement le moteur historique de la chémoinformatique. Cependant, des problèmes similaires liés à l’augmentation du nombre de substances chimiques connues, à la montée en complexité des informations collectées pour chaque substance et aux limites des modèles physiques ont conduit de nombreuses autres disciplines de la chimie à des solutions similaires. Plus précisément, la fouille de données et l’intelligence artificielle se sont avérés être des outils très pertinents pour faire face à ces défis. C’est le cas des sciences de matériaux [npj Comput Mater, 2019, 5(83)], de l’agrochimie [CHIMIA, 2018, 72(12), pp. 907-907], des fragrances [PloS one, 2018, 13 (6), e0198475] et cosmétiques. C’est également le cas pour les préoccupations écologiques [QSAR & Env. Protection, 2019, 30(7), ppp. 507-524].

Un secteur facilement oublié mais qui est crucial pour la compétitivité de ces domaines d’application est celui des éditeurs de logiciels spécialisés qui proposent et développent des outils pour les projets de recherche et de R&D en chémoinformatique. Les employeurs des diplômés en chémoinformatique sont aussi des entreprises comme Schrödinger (États-Unis), OpenEye (États-Unis), CCG (Canada), ChemAxon (UE), Iktos (UE), DiscEngine (UE), BiosolveIT (UE), Cresset (UE), StarDrop (UE), Inte:Ligand (UE), Fujitsu FQS (Japon), Dassault Biovia (UE). Ces entreprises sont principalement de petites et moyennes taille à l’échelle mondiale ; leur accès à des spécialistes parfaitement formés est cependant nécessaire pour apporter des solutions rentables, rapides et agiles aux défis industriels et académiques, comme l’illustre la situation pandémique actuelle, où les approches chémoinformatiques ont été massivement mises en œuvre par toutes les sociétés pharmaceutiques.

Pour résumer, les spécialistes formés en Chémoinformatique sont rares dans le monde alors qu’il y a actuellement un besoin croissant de leurs compétences, pour faire face aux défis actuels de l’innovation et de la société. Par conséquent, le consortium ChEMoinformatics+ vise à former d’excellents spécialistes qui ont également une solide expérience dans les domaines d’application.

Par conséquent, dans le programme d’études de deux ans, les étudiants ont à choisir parmi les sept filières d’études suivantes :

  1. In Silico Design of Bioactive Molecules (Milan - Paris - Strasbourg)
  2. Chemoinformatics and Physical Chemistry (Milan - Strasbourg)
  3. Chemoinformatics for Biophysical and Computational Chemistry (Ljubljana - Strasbourg)
  4. Chemoinformatics for Organic Chemistry (Lisbon - Strasbourg)
  5. Chemoinformatics and Chemical reactions (Kazan - Strasbourg)
  6. Ultra Large Chemical Library Design and Virtual Screening (Kiyv - Strasbourg)
  7. Chemoinformatics and Materials Informatics (Bar Ilan - Strasbourg)

Environnement

Ce programme de master est intégré dans un système pédagogique plus vaste qui inclus des écoles d’été est des formations professionelles.

Ecoles d’été en Chémoinformatique

Une école d’été est organisée tous les deux ans à l’Université de Strasbourg. Des spécialistes de renommée internationale sont invités à donner des conférences sur les derniers développements en chémoinformatique. Des séances pratiques sont organisées. La 8e école aura lieu du 27 juin au 1er juillet 2022 [http://infochim.u-strasbg.fr/spip.php?rubrique286]. Tous les deux ans depuis 2011, l’université d’été est organisée par Strasbourg et par l’Université Fédérale de Kazan en Russie [https://cimm.site/kssci2019/]. A partir de 2018, l’Université Bar-Ilan et l’Université de Strasbourg co-organisent l’atelier franco-israélien de chémoinformatique, tous les deux ans.

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