Semestre 2 Spécialité «Analyse in silico des complexes macromolécules biologiques-médicaments»

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1 Master In silico Drug Design Semestre 2 Spécialité «Analyse in silico des complexes macromolécules biologiques-médicaments» 30NU01IS INITIATION A LA PROGRAMMATION (6 ECTS) Responsables : D. MESTIVIER, O. TABOUREAU 30NE01IS - Initiation la programmation (3 ECTS) (mutualisé avec BI-IPFB) Intitulé : Initiation à la programmation Objectifs Responsable : D. MESTIVIER Former les biologistes à la programmation par le biais d'un langage ouvert et accessible aux novices : python. A l'issue de ce module, les étudiants devront être capables de faire leurs propres scripts d'analyse de résultats. - La notion de programmation - Introduction au langage Python - Notion d'objet en Python - Le module BioPython - L'API PyMol - Programmation objet en Python: classes et héritage - Scripting, wrap de programmes externes - Interface Python/C/R - - Partie pratique : - Applications directes de la partie théorique avec comme finalité : - - la rédaction d un script d'analyse de résultat de Blast? - - la rédaction d'une commande/plugin PyMol - Applications directes de la partie théorique avec comme finalité : - - conception d'une classe minimale pour l'analyse de fichiers - de séquence au format FASTA - - interface avec un programme externe comme CLUSTALW - - extension d'une classe pour parser les structures au format PDB Modalités d évaluation : examen ou projet 1

2 30NE02IS - Projet programmation (2 ECTS) Responsable : O. TABOUREAU Intitulé : Projet de programmation / Python + R + web L objectif de ce projet de programmation est de confronter les étudiants à un exercice ou ils devront appliquer leurs connaissances acquises en programmation python, R, Web et bases de données.. Modalités d évaluation : Projets Intitulé : Programmation WEB 30NE03IS - Programmation WEB (1 ECTS) (mutualisé) Responsable : D. MESTIVIER L objectif de ce cours est de donner une initiation des services Web et de comprendre l architecture et les conceptions des sites via différents standards. Le language HTML et Javascript pour la représentation des documents sera présenté ainsi que CSS pour la mise en page des sites web.. Modalités d évaluation : examen ou projet 2

3 30NU02IS APPROCHES IN SILICO EN DRUG DESIGN (5 ECTS) Responsable : O. TABOUREAU 30NE04IS - Initiation au Drug Design in silico (2 ECTS) (mutualisé avec BI) Responsable : G. MOROY Initiation au Drug Design in silico (commun avec M1BI) Enseignants : J.L. FAULON & G. MOROY Objectif : La conception de médicaments ou drug design nécessite de plus en plus l utilisation d outils informatiques pour optimiser le temps et les coûts liés à la découverte de nouvelles molécules thérapeutiques. L objectif de cet enseignement est de présenter les bases théoriques, les algorithmes et les programmes utilisés pour mener à bien des recherches en drug design. En particulier les approches chemoinformatiques qui concernent l étude des molécules potentiellement thérapeutiques et les approches bioinformatiques basées sur la structure de la protéine ciblée. Programme: *Représentation et manipulation des structures chimiques. *Les descripteurs moléculaires pour le criblage virtuel et les relations structure activité et structure propriété. *Introduction à la conception de médicaments par des approches basées sur la structure de la protéine ciblée (docking, criblage virtuel, flexibilité du récepteur). *Structure des protéines. *Outils online aidant à la conception de médicaments. Modalités d évaluation : 40 % de contrôle continu (TP), 60 % analyse d article. 30NE05IS - Drug Design avancé ADMET (1 ECTS) Drug Design avancé (ADMET) Enseignants : O. TABOUREAU & J.L. FAULON Responsable : O. TABOUREAU Objectif: L objectif de ce module est de proposer des outils qui peuvent prédire à l avance les possibles problèmes d ADMET ((Administration-Distribution-Métabolisme-Excretion-Toxicité) associés à une petite molécule. De tels outils peuvent permettre d optimiser le design d une molécule et de limiter ou d éviter les effets secondaires ou toxiques associés à celui-ci. Un second point sera de décrire les procédures et les paramètres à prendre en considération pour convertir les structures de petites molécules entre les différents formats (SMILES, 2D, 3D 3

4 formats). Un dernier point abordé concernera les problèmes d énumération des structures chimiques et les réseaux d interaction. *Description des propriétés ADMET *Utilisation d outils pour prédire les sites de métabolisation, les groupes d atomes réactifs et toxiques, les cibles protéiques associées à des effets secondaires. *Utilisation d outils afin de convertir les structures de molécules 2D en 3D. *Utilisation du logiciel MarvinSketch. Modalité d évaluation : Projet: évaluation des risques potentiels associés à une molécule et comment optimiser le design de cette molécule. 30NE06IS Pharmacologie des systèmes (1 ECTS) (mutualisé avec toxico) Intitulé : Pharmacologie des systèmes Enseignant : O. TABOUREAU Responsable : O. TABOUREAU Objectif : Un médicament bien que développé dans la majorité des cas, pour agir sur une cible donnée (protéine, ADN, ARN), possède aussi très souvent une activité (direct et indirect) sur d autres cibles ce qui peut entrainer une modification de l effet du médicament (inefficacité, effets secondaire sévères). Comprendre la pharmacologie d un médicament, c est a dire comprendre l action d un médicament a diffèrent niveaux de complexité (moléculaire, cellulaire, tissulaire, systèmes) permet de mieux prédire comment un patient va réagir a un médicament mais aussi d expliquer le développement d effets secondaires ou toxiques associés a la prise de ces médicaments. Les réseaux biologiques peuvent être exploiter pour une meilleure compréhension des effets des médicaments (et petite molécule en générale) au niveaux des systèmes biologiques (C est a dire la pharmacologie des systèmes).. Définition de la pharmacologie des systèmes. Description des différentes sources de données utiles pour analyser l action d une molécule sur un système biologique. Présentation et application d un outil permettant de visualiser ce type de données. Modalité d évaluation : Présentation Intitulé : Base de données Enseignant : O. TABOUREAU 4 30NE07IS Base de données (1 ECTS) (mutualisé avec IPFB) Responsable : O. TABOUREAU

5 Objectif : L objectif de ce module est de fournir une vue générale sur les bases de données permettant de fournir des informations biologiques associées aux petites molécules (activité biologiques, toxicologiques, effets secondaires ). Le second objectif est une initiation au développement d une base de donnée en utilisant MySQL.. Présentation des bases de données permettant de rechercher des informations biologique et toxicologique pour des petites molécules chimiques. Seront décrites les bases de données accessibles publiquement et les approches permettant d effectuer des recherches dans ces bases. - Présentation de MySQL - Initiation et application de MySQL pour créer une base de donnée. Modalité d évaluation : Rapport 30NU03IS - BIOPHYSIQUE DES PROTEINES (5 ECTS) Responsables : G. MOROY, D. FLATTERS 30NE08IS Macromolécules 3D (2 ECTS) (mutualisé avec toxico) Enseignants : G.MOROY, D. FLATTERS Objectif:. Modalité d évaluation :. Responsables : G. MOROY, D. FLATTERS 5 30NE12BT Biochimie structurale (1 ECTS) (mutualisé avec BC2T) Responsables : D. FLATTERS, C. ETCHEBEST Enseignants : C. ETCHEBEST, C. MAYER, D. FLATTERS Objectif: L objectif de cet enseignement est de fournir les bases indispensables pour comprendre les principes

6 gouvernant les techniques de modélisation moléculaire. Ces techniques sont utilisées lors des étapes d'affinement des structures élaborées par les techniques biophysiques classiques (RX, RMN). Seront décrites les approches permettant le calcul théorique de différentes propriétés physico-chimiques étudiées expérimentalement. Champ de forces semi-empirique. Mécanique Moléculaire Description des forces debase Potentiels harmoniques (ressort). Interaction électrostatique Forces de packing et interaction van der waals Détermination des paramètres de champ de forces Minimisation d énergie et méthodes d exploration de l'espace conformationnel Méthodes de simulation : Introduction Dynamique Moléculaire Calculs de propriétés différentes Mesures de quantité dynamique Estimation des erreurs Enseignants : Objectif: 30NE09IS Biochimie structurale TP (2 ECTS) Responsables : D. FLATTERS, C. ETCHEBEST Programme: 30NU04IS - INTERACTIONS MOLECULAIRES (5 ECTS) Responsable: A-C. CAMPROUX 6 30NE10IS Protein Interactions (3 ECTS) (1 semaine mutualisée avec M1BI) Responsables : J. FERNANDEZ-RECIO

7 Intitulé : Protein interactions Enseignant: J. FERNANDEZ-RECIO Prédiction des interactions protéine. Prédiction des interfaces Protéine-protéine. Docking protéineprotéine. Méthodes de calcul pour définir des fonctions de score et d affinité. Modélisation de la flexibilité des association protéine-protéine. Identification de hot-spot de liaison dans la conception des médicaments. Approches multi-docking moléculaire. Compétences visées : Les étudiants apprendront l état de l'art des méthodes de calcul pour la prédiction des interactions protéine par des simulations de docking -amarrage. Ils seront en mesure d'approche des problèmes d'amarrage réelles de protéines et d'utiliser les méthodes disponibles et les serveurs Web pour la modélisation de la structure de complexe protéine-protéine à partir de sous-unités non reliées. Ils apprendront à intégrer des informations provenant du docking, de données de mutation, de conservation de séquence et de prédiction de site de liaison. Modalités d évaluation : 30NE11IS Interactions non covalentes (2 ECTS) Responsable : F. MAUREL Intitulé : Interactions non covalentes Enseignant: F. MAUREL Compétences visées : Modalités d évaluation : 7

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9 30NU05IS - PROFESSIONNALISANTE (9 ECTS) Responsable : L. REGAD 30NE11BI Recherche et Développement en entreprise (1 ECTS) (mutualisé avec M1BI) Module : Séminaires bibliographiques Enseignant : L.REGAD Responsables : L. REGAD, G. MOROY Programme Séminaires bibliographiques L'objectif de cette EC est de transmettre aux étudiants les principes d'une communication de qualité. Le programme s'articulera autour de trois principaux thèmes : - communication orale, - articles scientifiques, - rédaction de rapports. L enseignement consistera en une série de cours centrés sur ces thèmes et constamment illustrés d exemples (et contre-exemples). Les étudiants mettront ensuite en pratique ces concepts lors de la présentation orale d un article article scientifique puis lors de la rédaction d'un rapport suite à une synthèse bibliographique. De manière transversale, les compétences acquises lors de ce module seront également réinvesties lors des différentes présentations de projets dans les autres UE du semestre 3. Compétences visées : - connaître les principes fondamentaux de la transmission efficace d'un message lors d'une présentation orale (avec support) à un groupe - savoir extraire synthétiquement l'information d'un article scientifique - savoir effectuer une lecture critique d'un article scientifique - connaître les règles de base de la rédaction d'un article scientifique - savoir rendre compte d'un travail dans un rapport écrit. Modalités d évaluation : projet (étude et présentation d un article scientifique, synthèse bibliographique) Modalités d évaluation : Présentation d'une entreprise. (En cours) Module : Préprofessionnalisation Enseignants : V. GRUBER, G. MOROY Objectifs : Sensibiliser les étudiants aux besoins en bioinformatique et connaissances en statistiques des Entreprises. Cet enseignement illustrera l organisation et le fonctionnement des entreprises, l évolution de carrière du chercheur bio-informaticien et/ou bio-statisticien, la veille concurrentielle, la propriété intellectuelle, les partenariats, les relations avec les plateformes, la création d entreprise. - Structure, organisation et fonctionnement d une entreprise - Stratégie R&D d une entreprise - Priorités d une entreprise - Savoir-faire, expertise, innovation - Evolution de la carrière de chercheur en entreprise - Développement de partenariats en R&D - Veille concurrentielle - Propriété intellectuelle Des représentants de l Industrie participeront à cet enseignement. D anciens étudiants du P7, actuellement embauchés en entreprises, apporteront leurs témoignages. 9

10 Une visite d entreprise (R&D) illustrera de manière concrète la réalité de l entreprise. Modalités d évaluation : Présentation d'une entreprise. (en cours) 30NE13IS Stage, initiation à la recherche en laboratoire (8 ECTS) Responsable : A-C. CAMPROUX Responsable pédagogique : A-C. CAMPROUX Pendant cette période, l étudiant réalisera un travail de recherche ou bibliographique en «In Silico Drug Design». A l'issu de ce stage, un mémoire sera remis et une présentation effectué devant un jury. Modalités d évaluation : x Exposé x Rapport 10