Durée
25h Th
Nombre de crédits
Enseignant
Coordinateur(s)
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Contenus de l'unité d'enseignement
Chimie et physico-chimie des architectures peptidiques et protéiques est une série de cours consacrée aux concepts modernes de la chimie et de la physico-chimie des peptides et des protéines. Les thérapeutiques à base de peptides et de protéines constituent un domaine en pleine expansion. Actuellement, plus de 70 médicaments à base de peptides sont approuvés dans le monde, avec plus de 140 en essais cliniques et plus de 500 dérivés en développement préclinique. Les médicaments peptidiques représentaient environ 10% de l'ensemble des nouveaux médicaments approuvés aux États-Unis en 2016. Depuis lors, le marché mondial des thérapeutiques peptidiques a fortement progressé, passant de 14,1 milliards USD en 2018 à une estimation de 117,3 milliards USD en 2024. Cette croissance souligne le besoin pressant de méthodes et de technologies de synthèse innovantes permettant leur production, leur caractérisation et l'étude de leurs propriétés physico-chimiques.
Ce cours est organisé en deux parties principales :
Partie A - Préparation des peptides et des protéines
La Partie A propose une introduction approfondie aux concepts et méthodes modernes pour la préparation des peptides et des protéines. Bien que les peptides puissent être obtenus par extraction de sources naturelles ou par techniques d'expression recombinante, ces approches ne seront pas abordées dans ce cours. L'accent est mis exclusivement sur les méthodologies de synthèse, qui offrent une précision et une flexibilité inégalées pour concevoir et produire des peptides de structure définie. Le module débute par une révision des acides aminés, des groupes protecteurs et des stratégies d'activation, qui constituent les bases de la synthèse peptidique. La synthèse peptidique en phase solide (SPPS), méthode qui a révolutionné le domaine, est présentée comme la technique centrale permettant l'assemblage efficace et reproductible des peptides. Des thématiques avancées, telles que la conception d'isopeptides, sont introduites afin de montrer comment les modifications chimiques élargissent la diversité structurale. La ligation chimique native et les méthodes de couplage apparentées sont ensuite discutées comme des outils puissants pour la synthèse de peptides et de protéines plus larges et plus complexes. Tout au long de la Partie A, des exemples issus du développement pharmaceutique illustrent les applications pratiques de ces stratégies de synthèse.
- Chapitre 1 : Acides aminés, groupes protecteurs et méthodes d'activation
- Chapitre 2 : Synthèse peptidique en phase solide
- Chapitre 3 : Isopeptides (O)- et (S)-acyle
- Chapitre 4 : Ligation chimique native et méthodes avancées
La Partie B est consacrée aux principales approches utilisées pour déterminer les séquences et les structures des peptides naturels. Les sources naturelles constituent en effet une vaste bibliothèque de millions de composés bioactifs. Toutefois, après purification d'un composé d'intérêt, généralement par fractionnement bio-guidé, seule une faible quantité de peptide est en général disponible pour une caractérisation complète. Pour de tels échantillons limités, des méthodes analytiques hautement sensibles ont été développées. Cette partie du cours se concentrera sur ces techniques, avec un accent particulier sur le séquençage des peptides par spectrométrie de masse. Les principes théoriques présentés seront illustrés par des études de cas sur les toxines peptidiques extraites de venins animaux, où des modifications post-traductionnelles sont fréquemment introduites, compliquant fortement l'obtention d'un séquençage complet.
- Chapitre 1 : Approches générales d'identification et de séquençages de peptides
- Chapitre 2 : Théorie de la fragmentation des peptides protonés par spectrométrie de masse
- Chapitre 3 : Impact de la présence de modifications post-traductionnelles sur les spectres de fragmentation.
- Chapitre 4 : Études de cas : la mambaquarétine. De la découverte d'une toxine peptidique de serpent à son exploitation comme candidat médicament
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
À l'issue de ce cours, l'étudiant sera capable de :
- Mobiliser les principes fondamentaux de la chimie des peptides et des protéines (acides aminés, groupes protecteurs, stratégies d'activation, synthèse en phase solide).
- Appliquer des méthodologies de synthèse avancées telles que la conception d'isopeptides, la ligation chimique native et les méthodes de couplage associées pour préparer des architectures peptidiques complexes.
- Analyser de manière critique les avantages et les limites de la synthèse chimique par rapport aux méthodes d'extraction ou de production recombinante.
- Comprendre et appliquer les stratégies analytiques pour le séquençage et l'élucidation structurale des peptides par spectrométrie de masse.
- Évaluer les contraintes expérimentales liées à la caractérisation des peptides (faible quantité de matière, exigences de sensibilité et de spécificité des méthodes).
- Interpréter des études de cas complexes portant sur des peptides bioactifs issus de sources naturelles, en particulier des toxines animales avec de nombreuses modifications post-traductionnelles.
- Intégrer les connaissances chimiques, analytiques et structurales afin de comprendre les défis et opportunités que représentent les peptides et protéines thérapeutiques dans la recherche contemporaine.
Savoirs et compétences prérequis
Concepts fondamentaux de chimie organique, de chimie physique et de chimie structurale (niveau bachelier)
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Exercices
Une grande diversité d'exemples et d'exercices est intégrée dans les parties A et B du cours afin d'illustrer et de renforcer les concepts théoriques. Ces activités visent à développer les compétences de résolution de problèmes et à établir un lien direct entre théorie et applications pratiques.
Les épreuves d'examens des années précédentes sont également mises à disposition sur MyULiège afin de faciliter la préparation.
Travaux pratiques
La partie B comporte un volet expérimental. Les étudiants recevront une formation à l'utilisation d'un spectromètre de masse et disposeront chacun d'un peptide purifié. Ils seront invités à concevoir et à réaliser leur propre expérience afin de collecter et d'interpréter le maximum d'informations structurales et analytiques possibles sur ce peptide inconnu.
Pour des raisons de sécurité, l'accès au laboratoire n'est autorisé qu'aux étudiants munis d'un tablier de laboratoire (en tissu non inflammable) et d'une paire de lunettes de protection. Le port permanent du tablier et des lunettes est obligatoire. Les consignes de sécurité spécfiques seront rappelées en amont de l'activité en laboratoire
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Delivery of material in a lecture format, face-to-face. Possibility of e-learning (online additional references and resources).
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- MyULiège
Autre(s) site(s) utilisé(s) pour les supports de cours
- DOX (https://dox.uliege.be/index.php/s/JGn7GXil2vy3L8i)
Informations complémentaires:
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- MyULiège
Autre(s) site(s) utilisé(s) pour les supports de cours
Informations complémentaires :
Les notes de cours (en anglais, avec commentaire audio) sont disponibles via la plateforme MyULiège et DoX. Y sont également accessibles : des exercices et lectures complémentaires, et des exemples d'examens d'années antérieures.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes )
Informations complémentaires:
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
- Evaluation écrite (questions ouvertes)
Informations complémentaires :
L'évaluation du cours consiste en un examen écrit de 4 heures lors de la session de janvier, portant sur l'ensemble de la matière. L'examen est principalement axé sur la résolution de problèmes et l'application directe des principes vus au cours. Une seconde session d'examen est prévue pour les cotes inférieures à 10/20, selon les mêmes modalités que la première session.
Note globale du cours
La note globale du cours intègre l'évaluation des acquis associés au cours. La cote finale est
exprimée sur 20. Elle se calcule comme suit : 100% proviennent de l'examen écrit.
Stage(s)
Nihil
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours Chimie et physico-chimie des architectures peptidiques et protéiques est organisé une année sur deux, uniquement les années académiques impaires (ex. 2025-2026, 2027-2028, 2029-2030, etc.) afin de garantir un encadrement optimal.
Contacts
Jean-Christophe M. Monbaliu
tel 04 366 35 10; email jc.monbaliu@uliege.be
Loïc Quinton
tel 04 366 36 79; email Loic.Quinton@uliege.be
Association d'un ou plusieurs MOOCs
Notes en ligne
Examens types (partie I)
Examens types (partie I)
Part A - Introduction to peptide synthesis
Part A - Introduction to peptide synthesis