Le master Erasmus MundusChEMoinformatics+ couvre tous les aspects fondamentaux et applicatifs de la chémoinformatique. Les thématiques abordées ci-dessous sont considérées comme le tronc commun présent dans toutes les filières :
Chémoinformatique
- Codage informatique des structures chimiques (1D, 2D et 3D).
- Molécules comme objets d’un espace chimique.
- Mesures de similarité et de diversité des structures entre les molécules.
- Chimiothèques, bases de données et sources de données.
- Analyse de chimiothèques : basée sur la diversité, focalisée sur une application, comparaison et détection de l’innovation.
- Descripteurs moléculaires (fragments et empreintes moléculaires, indices topologiques, propriétés physico-chimiques, surfaces et énergies moléculaires, pharmacophores).
- Approches de Hansch et Free-Wilson.
- Prétraitement des données (filtrage, standardisation des structures chimiques, normalisation, sélection des descripteurs pertinents).
- Construction et validation de modèles statistiques (analyse multi-factorielle, classification et régression).
- QSAR 3D (analyse comparative des champs moléculaires).
- Conception de Médicament : chimiothèques d’intérêts biologiques. Pharmacodynamique. Pharmacocinétique. ADME. Toxicité. Destin environnemental.
- Amarrage moléculaire et fonctions de score des ligands protéiques.
- Criblage virtuele.
- Profilage de chimiothèques.
- Détermination structurale et modélisation de macromolécules.
- Interactions de macromolécules avec des entités chimiques de faible poids moléculaire. Milieu biologique.
Chimie quantique
- Méthodes classiques de chimie quantique (basées soit sur le calcul explicite des fonctions d’onde électronique, soit sur la densité électronique).
- Motivations physiques des méthodes de calcul de la chimie quantique.
- Domaine d’applicabilité des modèles de chimie quantique.
- Introduction des principaux progiciels pour les calculs quantiques.
Modélisation moléculaire
- Bases théoriques de la modélisation moléculaire.
- Mécanique moléculaire et dynamique moléculaire.
- Champs de force et fonctions d’énergie potentielle empiriques.
- La modélisation moléculaire comme outil de recherche chimique.
- Reconnaissance moléculaire. Interactions intra-* et supra-moléculaires.
- Propriétés émergentes à des échelles macroscopiques.
- Ensembles thermodynamiques.
- Solvatation hydrophile et hydrophobe.
- Analyse conformationnelle et représentations empiriques.
- Utilisation pratique de la modélisation.
- Choix rationnel des méthodes et évaluation de la fiabilité des résultats en modélisation moléculaire
- Comparaison avec des observations expérimentales.
L’EMJM couvre également des sujets additionnels qui sont essentiels pour la mise en œuvre technique des solutions chémoinformatiques :
- Programmation logicielle langages procéduraux (Fortran, C), programmation orientée objet (Java, Object Pascal) & fonctionnelle (Maple, Matlab), scripting (bash, Perl, Python), langages de workflow (Pipeline Pilot, KNIME)
- Génie logiciel compilation & bibliothèques, développement collaboratif (Git, Subversion), environnement de développement intégratif (Eclipse), débogage (GDB, GProf), développement multi-plateforme, Parallel/GPU/cloud computing
- Bases de données bases de données relationnelles. Langages de requête (SQL). Bases de données non relationnelles (NoSQL). Principaux systèmes de gestion de bases de données (MySQL/MariaDB, PostgreSQL)
- Services Web HTML/CSS (HTML 5), CMS (Spip, Typo3, WordPress), serveur web (Apache), développement CGI, REST et JavaScript.
- Exploration de données et intelligence artificielle machines à vecteurs supports, arbres de classification et de régression, réseaux de neurones, approches génératives, bootstrap, validation croisée, clustering. Méthodes d’optimisation des paramètres. Ensembles de modèles. Apprentissage actif. Apprentissage multi-tâches. Apprentissage semi-supervisé et transduction. Systèmes de recommandation. Modèles génératifs et apprentissage contradictoire. Auto-encodeurs.
En fonction des parcours, les étudiants peuvent acquérir des compétences spécialisées :
Spécialisation | Objectifs pédagogiques | Cours |
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Conception in silico de molécules bioactives | Modéliser les sites d’interaction et de biotransformation dans les protéines | Structural biology and enzymology (S2); Target modelling (S2) |
Comprendre les fondamentaux médicaux et biophysiques pour la conception de molécules bioactives | Medicinal Chemistry (S2); Structural Biology and enzymology (S2); Simulation, modeling and biomolecules (S2) | |
Mettre en relation les évènements biomoléculaires et les effets thérapeutiques | Medicinal Chemistry (S2); Data analysis in drug design (S3) | |
Chemoinformatique et Chimie Physique | Comprendre, construire et analyser les modèles de chimie quantique et de mécanique moléculaire | Chimica Fisica A (S1/S2); Metodi matematici applicati alla chimica (S1/S2); Simulation, modeling and biomolecules (S1/S2) |
Utiliser des bases de données en chimie, implémenter des programmes sous forme de flux et des simulations informatiques de biomolécules; modéliser des processus physico-chimiques | Banche dati ed elementi di chemoinformatica (S1/S2); Programming C (S1/S2); Simulation, modeling and biomolecules (S1/S2) | |
Méthodes théoriques et connaissances pratiques des méthodes de caractérisation structurales des composés; Construire un avis critique sur les résultats physico-chimiques expérimentaux | Chimica Fisica B (S1/S2); Metodi fisici avanzati in chimica organica (S1/S2) | |
Chémoinformatique pour la Biophysicochimie et la Chimie Computationnelle | Optimiser des processus bio-physicochimiques | Biophysical chemistry (S1); Physical Chemistry II (Statistical Thermodynamics) (S2) |
Modéliser des processus biophysiques | Numerical methods in chemistry (S1); Modelling of Chemical Systems(S1) | |
Chémoinformatique pour la Chimie organique | Concevoir des composés organiques innovants | Physical Organic Chemistry (S1); Applied Organic Synthesis (S2) |
Concevoir des chimiothèques de composés asymétriques | Asymmetric Organic Chemistry I (S1); Asymmetric Organic Chemistry II (S2) | |
Conception de chimiothèques géantes et criblage virtuel | Concevoir des chimiothèques focalisées | Біохімія (S1); Супрамолекулярна хімія (S2); Біоінформатика (S2) |
Concevoir des chimiothqèues géantes | Комбінаторна хімія та технологія пошуку біологічно активних речовин (S2) | |
Chémoinformatique et informatique des matériaux | Concevoir de nouveaux nanomatériaux innovants | Nanotechnology (S1/S2); Material Sciences (S1/S2); Organometallic Chemistry (S1/S2) |
Concevoir de nouveaux matériaux innovants pour la production et le stockage de l’énergie | Advanced Analytical Chemistry (S1/S2); Material Sciences (S1/S2); Organometallic Chemistry (S1/S2) |