Chimie moléculaire et supramoléculaire

Responsable(s) : Christelle YEROMONAHOS, Naoufel HADDOUR
Cours ⋅ 12 hTD ⋅ 18 hAutonomie ⋅ 18 h

Objectifs de la formation

Les métabolites sont des molécules de bas poids moléculaire, caractéristiques de nombreuses pathologies, mais noyés dans le sang parmi des grosses molécules. Leur détection pour le diagnostic clinique est un challenge. La fonctionnalisation chimique de surface pourrait permettre de capturer sélectivement des métabolites, à partir d'une goutte de sang, et d'augmenter la sensibilité de la détection (spectrométrie de masse). L'objectif du cours est de comprendre pourquoi certains métabolites ont une affinité particulière avec certaines molécules de fonctionnalisation. Comment effectuer des choix pour modifier la nature chimique de la surface pour sélectionner au mieux les métabolites ciblés. Ce cours aborde les liens entre les propriétés physico-chimiques des molécules et les interactions intermoléculaires, à travers l'exemple du diagnostic du sepsis, et s'appuie fortement sur un logiciel de modélisation.

Mots-clés

Interactions intermoléculaires, simulations de dynamique moléculaire, diagnostic clinique innovant

Programme

Cet enseignement sera présenté sous forme d'une étude de cas.

Dans un premier temps, les propriétés physico-chimiques des molécules uniques seront présentées (structure, balance hydrophile-hydrophobe, charges). Dans un deuxième temps, les propriétés physico-chimiques des structures supramoléculaires seront analysées à partir des propriétés des molécules uniques qui les constituent par la modélisation moléculaire (énergie d'interactions...). Les résultats de cette analyse seront employés pour concevoir un outil d'analyse biomédicale.

Ce cours fait appel aux notions présentées dans l'UE "Physique-Chimie de la Matière". Une fraction importante des enseignements s'appuiera sur un logiciel de modélisation moléculaire (HyperChem).

SOMMAIRE:

  • Présentation du domaine de recherche et des travaux en cours à l'INL. *Présentation des outils de calcul haute performance nécessaires dans ce domaine. Présentation des moyens disponibles à l'Ecole Centrale Lyon.
  • Formation sur les outils de modélisation utilisés dans le cadre de ce cours:
    • Minimisation énergétique par les méthodes de mécanique moléculaire et applications aux molécules étudiées.
    • Minimisation énergétique par les méthodes de mécanique quantique et applications aux molécules étudiées.
  • Analyse des propriétés des molécules uniques.
  • Modélisation des interactions intermoléculaires
  • Analyse des données expérimentales et confrontation avec les résultats de modélisation
  • Conception de biocapteurs électrochimique et photoélectrochimique à partir de polymères.

Compétences visées

  • C2N1 : Définit un système et ses frontières, identifie les phénomènes mis en jeu et propose un modèle simple. Formule les hypothèses.
  • C2N3 : Caractérise la complexité d'un système, identifie les interactions et les sources d'incertitude.
  • C1I1 : Réalise un état de l'art et met en œuvre des méthodes de créativité, sur un problème ouvert sur des questions techniques-scientifiques-économiques, et formalise le résultat.

Contrôle des connaissances

Note = 50% savoir + 50% savoir-faire Note de savoir = 50% examen terminal + 50% contrôle continu Note de savoir-faire = = 50% examen terminal + 50% contrôle continu