Analyse et exploitation de données de criblages de réactions chimiques pour la recherche de voies de synthèse

Magellan : a database application to store and help the analysis of mass spectrometry and gas chromatography data

• Auteur / Autrice : Yann Lienhart
• Direction : Jean-Marie Wurtz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioinformatique

Bases de données

Chimie

Criblage pharmacologique

Résumé

Les bases de données en chimie sont généralement centrées sur les molécules et les informations concernant les réactions sont extraites des publications scientifiques. Ces informations sont généralement disponibles dans des conditions expérimentales particulières et peu de données sont disponibles au sujet des réactions à faible rendement ou qui n’ont pas fonctionnées. En conséquence il peut être difficile de comparer les réactions et les transformations chimiques entre elles en raison de ces conditions expérimentales spécifiques et de ces données manquantes. Cette thèse a été financée par la société NovAlix (CIFRE), spécialisée en chimie organique et en biologie structurale. Afin d’explorer rapidement l’espace chimique et d’améliorer le processus de synthèse de molécules, deux méthodes d’expérimentation à haut débit ont été mises au point au sein de la société. Ces méthodes s’appuient sur la chromatographie en phase gazeuse et sur la spectrométrie de masse pour l’analyse des milieux réactionnels. La plate-forme informatique Magellan développée au cours de cette thèse est mise en œuvre grâce aux technologies Java Enterprise Edition et s’appuie sur une base de donnée centrée autour de la réaction chimique. Cet application permet la lecture, l’analyse et le stockage des données expérimentales récoltées par les méthodes d’expérimentation à haut débit de NovAlix et fournit des outils informatiques facilitant l’analyse des spectres expérimentaux et permettant la formulation de requêtes sur les expériences ainsi enregistrées.

Chemistry databases are centered on chemicals and their reaction data is extracted from scientific literature. They are usually given in non-standardized conditions and in general nothing is available about reactions that did not occur or exhibit a low yield. Thus, it can be difficult to compare reactions and chemical transformations because of the specific experimental conditions and the missing data. This thesis has been funded by NovAlix (CIFRE), a company specialized in organic chemistry synthesis and structural biology. In order to explore the chemical space and improve the chemical synthesis process, two high-throughput reactions screening methods using gas chromatography and mass spectrometry have been set up in NovAlix. The Magellan information system developed during this thesis use a chemical reaction-centric database and is built on Java Enterprise Edition open-source technologies. It allows collecting high-throughput data from mass spectrometry and gas chromatography experimentations realized in standardized conditions. Then, the Magellan application enables the chemist to read and store experimental results, provides tools to help data analysis and query the collected data via a rich-client user interface.