Erasmus Mundus Joint Master - ChEMoinformatics+ : Objectifs d’apprentissage

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
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)
Chémoinformatique pour la Chimie organique	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)
Conception de chimiothèques géantes et criblage virtuel	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)
Chémoinformatique et informatique des matériaux	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)