Chimie médicale

Presentation
Teaching
Organisation

Learning outcomes

L’étudiant(e) devra développer et maîtriser les compétences suivantes :

restitution de concepts théoriques de chimie ;
description qualitative et quantitative de la matière ;
représentation de molécule de (bio)molécules dans le plan et dans l’espace ;
résolution de problèmes quantitatifs ;
interprétation et construction de graphes

En particulier, au terme de son apprentissage, l’étudiant(e) sera en mesure :

de décrire la structure microscopique de la matière (niveau atomique et moléculaire) ;
de maitriser la nomenclature et la reconnaissance de groupements fonctionnels en chimie minérale et organique ;
de prédire les propriétés d’édifices moléculaires (bio)chimiques (géométrie, polarité, aromaticité, conformation, stéréochimie, configurations et chiralité)
d’utiliser la théorie des gaz parfaits en lien avec des problématiques médicales ;
de définir les propriétés des solutions (concentration, abaissement cryoscopique, conductivité, pH, …) ;
de décrire et pondérer des équations de réaction (dissociation, acide-base, redox, précipitation, complexation, combustion, …) ;
de réaliser des calculs de stœchiométrie
de décrire l’état d’équilibre dynamique et son déplacement et de raisonner sur les constantes d'équilibres;
de prédire, à l’aide de concepts thermodynamiques, l'évolution de processus (bio)chimique ;
d’utiliser les concepts de cinétique pour décrire la vitesse de réactions enzymatiques ;
de décrire les grandes classes de réactions biochimiques et les mécanismes moléculaires sous-jacents ;
de décrire les principes de techniques de caractérisation et de (bio)spectroscopies

Goals

Ce cours a pour objectifs principaux de :

donner à l'étudiant une formation de base rigoureuse en chimie en lien avec des questions médicales ;
décrire la matière (corps purs ou mélanges) dans les trois niveaux de savoirs (macroscopique, microscopique et symbolique ;
décrire les molécules (bio)chimiques et en inférer des propriétés ;
expliquer et prévoir les transformations (bio)chimiques sur base de concepts de thermochimie et de cinétique et de l’analyse des transformations de groupes fonctionnels ;
solutionner des problèmes en utilisant les raisonnements et outils mathématiques ;
interpréter des données présentées sous différentes formes (tableau, graphique, texte, …)

Content

Le cours développe les théories de la chimie utiles aux applications médicales et biochimiques. La description de l'atome et la nature de la liaison chimique justifient la structure et la géométrie des (bio)molécules, et de leurs groupes fonctionnels, ainsi que les états de la matière. L’analyse conformationnelle de molécules organiques simples permet de comprendre les bases de la dynamique moléculaire. Cette description moléculaire explique l'activité pharmacologique de composés naturels et/ou de médicaments. La thermochimie et la cinétique permettent une description critique et quantitative de processus (bio)chimiques. L’analyse de transformations enzymatiques de groupes fonctionnels de biomolécules permet de comparer les grandes classes de réactions de la biochimie.

Des exemples en lien avec le domaine médical illustrent les concepts chimiques.

Les états de la matière

Mélanges, solutions, dispersions colloïdales (sang)
Forces intermoléculaires,
Etats solide et liquide : densité, miscibilité, tension de surface (capillaire, Laplace), tension de vapeur
Etat gazeux : pression, dissolution (Henry)

Atomes et molécules

Liaisons, géométrie (VSEPR), chiralité et stéréochimie (acides aminés, sucres, médicaments), conformation (folding de protéines, dynamique moléculaire de petites molécules organiques)
Nomenclatures des molécules minérales et organiques
Structure électronique – spectroscopies UV-vis (couleurs, absorption, fluorescence, Lambert-Beer) – aromaticité (biomolécules et médicaments)

Principes de thermochimie

Calorimétrie, spontanéité, équilibres et déplacement (K_D, K_i, IC₅₀)

Principes de cinétique

Cinétique enzymatique (michaélienne), inhibition

Réactions (bio)chimiques

Réactions acide-base : neutralisation et déplacement (cachet effervescent, détartrant et intoxication Cl₂)
Acidité et pH : tampon, alcalose/acidose
Réactions redox : potentiel de réduction, cofacteurs (FAD, NAD), ponts SS, sucres réducteurs
Réactions de précipitation : agents de contraste (BaSO₄)
Réactions de complexation : citrate (anticoagulant), EDTA
Réactions d'hydrolyse, de susbstitution, d'addition, d'élimination

Teaching methods

Pour ce cours, différentes pédagogies seront abordées :

Cours magistraux pour la théorie (y compris classe-inversée) ;
Séances d’exercices encadrées par des assistants ;
Accès à une plateforme informatique d'auto-apprentissage et d'auto-évaluation ;
Mise à disposition de vidéos et supports graphiques accessibles sur le web ;
Aide en groupe via l'organisation de séances Tremplin ;
Aide personnalisée via la cellule didactique du département de chimie.

Assessment method

Une évaluation formative est réalisée via des exercices sur le web.

L'évaluation certificative de l'unité d'apprentissage se base sur un examen écrit qui reprend des questions de type QCM, et la résolution de problèmes tels que ceux travaillés au cours des séances de Travaux Dirigés (TD).

Sources, references and any support material

Manuel "Concentré de CHIMIE", troisième édition (Presses Universitaires de Namur)

site web: concentre-chimie.unamur.be

webcampus : compléments de notes de cours; exercices d'autoévaluation