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Atelier Bases de données du GDR PARIS 7-8 avril 2004 Strasbourg Les bases de données chimiques en France Claude Laurenço Laboratoire des Systèmes dInformation.

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1 Atelier Bases de données du GDR PARIS 7-8 avril 2004 Strasbourg Les bases de données chimiques en France Claude Laurenço Laboratoire des Systèmes dInformation Chimique UMR 5076 Hétérochimie moléculaire et macromoléculaire École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier ; Laboratoire dInformatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier UMR 5506 Université Montpellier II ;

2 Un peu dhistoire

3 MEMEX Vannevar BUSH, "As We May Think" Atlantic Monthly, The memex is a device in which an individual stores all his books, records, and communications, and which is mechanized so that it may be consulted with exceeding speed and flexibility.... Wholly new forms of encyclopedias will appear, ready made with a mesh of associative trails running through them, ready to be dropped into the memex and there amplified.... The chemist, struggling with the synthesis of an organic compound, has all the chemical literature before him in his laboratory, with trails following the analogies of compounds, and side trails to their physical and chemical behavior....

4 Évolution de linformation chimique

5 Évolution de linformation chimique

6 Quelques dates Années 60 –Producteurs dabstracts et dindex CAS, VINITI, ISI … –Sociétés industrielles ICI (Crossbow), Hoechst, BASF (IDC) … Années 70 –CA Search (1976) –Cambridge Structural Database (1977) –MDL (1978) -> MACCS (1979)

7 Quelques dates Années 80 –J. Med. Chem. (1980) –DARC (1981) –REACCS (1982) –CAS file (1983) –Beilstein Online (1988) Années 90 –ISIS ; Gmelin Database (1991) –Beilstein CrossFire (1994) –SciFinder (1995)

8 Sources dinformation chimique Sources primaires –Articles de journaux, actes de congrès, thèses, brevets, rapports … Sources secondaires –Index et résumés des sources primaires : Chemical Abstracts, Current Contents … Sources tertiaires –Information sélectionnée et évaluée : mises au point, livres, encyclopédies …

9 Comment accéder aux bases de données chimiques en France

10 Moyens daccès aux bases de données chimiques Moyens institutionnels –Serveur TITANE & INIST –SciFinder Scholar –COUPERIN Autres moyens –Abonnements online –Abonnements Inhouse –CD Rom –WEB

11 Serveur national TITANE Créé en 1995 par le dpt des Sciences Chimiques du CNRS dans le cadre du GDR « Traitement informatique de la connaissance en chimie organique » Installé à lUniversité Marseille III sous la responsabilité de A. Baldy Partenariat avec le Ministère de lÉducation Nationale Transféré à lINIST en 2002 Gestion par INIST-Diffusion Bases de données tertiaires ; requêtes structurales, sous- structurales, par mots clés, propriétés, références … analyse des résultats Formation à lutilisation des bases par LSIC-ENSCM

12 Serveur national TITANE Système MDL®ISIS –ISIS/Host ; client : ISIS/Base + ISIS/Draw –Bases de données de molécules Available Chemicals Directory ( ) Comprehensive Medicinal Chemistry (8 000) Drug Data Report ( ) National Cancer Institute Databases ( ) Toxicity Database ( ) Metabolite Database ( transformations)

13 Serveur national TITANE Système MDL®ISIS –ISIS/Host ; client : ISIS/Base + ISIS/Draw –Bases de données de réactions (chimie organique) ChemInform Reaction Lib. depuis 1992 ( ) Reference Library ( ) Current Synthetic Methodology (75 300) Derwent Journal of Synthetic Methods (73 300) Solid-Phase Organic Reactions (17 500) ORGSYN Database (5 600)

14 Serveur national TITANE CrossFire (MDL ) –Beilstein (ref. depuis 1771) 8 millions de composés organiques ; 9 millions de réactions 37 millions de propriétés physiques, chimiques et biologiques associées (350 champs) abstracts et titres indexés de la littérature primaire de la chimie organique depuis molécules bioactives –Gmelin (ref. depuis 1772) 1,6 millions de composés organométalliques et inorganiques ; 1,3 millions de réactions Propriétés physiques et chimiques associées (800 champs) Recherche de catalyseurs et leurs activités

15 Serveur national TITANE Cambridge Structural Database Cambridge Crystallographic Data Centre : –Information cristallographique sur composés organiques et organométalliques –Interface graphique dinterrogation, visualisation 3D, calculs : analyses numériques, statistiques et graphiques

16 INIST-Bibliosciences Bases de données –PASCAL (INIST) multidisciplinaire, dont 5% de chimie = références depuis 1987 –CURRENT CONTENTS Search (ISI/SilverPlatter) –SIGLE (EAGLE) multidisciplinaire ; couvre la littérature grise en Europe; références depuis 1980 –INIS (AIEA) couvre le domaine des sciences et technologies nucléaires; 2,2 millions de références depuis 1970 ; chimie, matériaux, sciences de la Terre, de la vie et de lenvironnement, rayonnement, ingénierie et technologies, physique …

17 SciFinder Scholar Depuis 2002 –À linitiative du Ministère de lÉducation Nationale, en partenariat avec le dpt SC du CNRS –Gestion juridique et financière par lABES –Gestion locale par les BIU Interrogation croisée de 4 bases de données produites ou diffusées par CAS –CAplus –MEDLINE –CAS REGISTRY –CASREACT

18 SciFinder Scholar Bases de données bibliographiques –CAplus 23,6 millions denregistrements depuis 1907; analyse de 1500 journaux essentiels en chimie et surveillance de 9000 journaux ; actes de congrès ; rapports ; thèses ; brevets … Tous les domaines de la chimie et du génie chimique –MEDLINE (US National Library of Medecine) 13 millions de références depuis 1958 ; 3900 journaux du domaine biomédical Requêtes en langage naturel ; procédures de tri des résultats selon différents points de vue …

19 SciFinder Scholar Bases de données de molécules & de réactions –CAS REGISTRY 23 millions de substances organiques et inorganiques et 41 millions de bioséquences, depuis 1907 Structures 2D, noms CAS et autres, CAS RN, propriétés calculées –CASREACT (CAS, VINITI, ZIC, INPI) 7,7 millions de réactions organiques, mono et multi-étapes publications Requêtes structurales et sous-structurales, par RN, par nom, par rôle …

20 COUPERIN COnsortium Universitaire de PERIodiques Numériques Créé en 1999 pour : –Mutualiser les moyens des bibliothèques universitaires –Négocier avec les éditeurs de périodiques numériques Laccès aux journaux en ligne permet lutilisation des services –ChemPort dans SciFinder Scholar –LitLink dans ISIS (nest pas disponible actuellement sur TITANE)

21 Coûts daccès à linformation Facturation de lINIST en 2004 aux laboratoires ou groupes de laboratoires –Beilstein : 3450 HT pour 4 postes, 540 HT par poste supplémentaire –Gmelin : 1025 HT par poste –ISIS : 3125 HT pour 3 postes, 438 HT par poste supplémentaire –Y compris 10% de gestion par INIST-Diffusion Abonnement des BIU à SciFinder en 2004 –$ HT moins 37 % de prise en charge par le Ministère et le CNRS soit : $ HT pour 3 accès simultanés –$ HT pour le passage de 3 à 5 accès simultanés

22 Chez nos voisins Grande Bretagne –Chemical Database Service (créé en 1992) Service analogue à TITANE En plus : –données spectroscopiques : SpecInfo/SpecSurf –Données physicochimiques : Detherm et ELYS –MIMAS Beilstein et Gmelin CrossFire ISI Web of knowledge –JISC = Joint Information Systems Commitee Libre accès pour les universitaires britanniques

23 Chez nos voisins Pays-Bas –Centre for Molecular and Biomolecular Informatics (créé en 1985) Service analogue à TITANE pour la chimie En plus : –Planification de synthèse : LHASA –Modélisation moléculaire –Chimie théorique –Moyens de visualisation des structures –Consortium de 10 universités néerlandaises –Libre accès pour les universitaires

24 Autres moyens daccès aux bases de données chimiques Abonnements Online –STN, Questel-Orbit, Dialog, SilverPlatter, THOMSON, Wiley, Thieme Verlag …. Abonnements Inhouse –Accelrys, Chemical Concepts, ADC/Labs … CD Rom –RSC, INRS Accès gratuit sur le WEB

25 STN International Scientific & Technical Information Network –FIZ, ACS, JST –Plus de 210 bases de données –Cluster chimie : 45 bases –Cluster métaux : 22 bases –Cluster brevets : 24 bases MARPAT recherche par formules de Markush STN Express et langage Messenger STN Easy, STN on the WEB Représenté en France par CAPADOC

26 THOMSON Derwent World Index –Semble la base de données la plus complète sur les brevets dans tous les domaines –11 millions denregistrements ; 1,5 millions ajoutés par an –Recherche par structure de Markush –Accès par différentes voies : STN, Dialog, etc. ISI Web of Knowledge –ISI Web of Science ( … Citation Index) plus ISI Chemistry (Reaction Center & Compound Center)

27 Thieme Verlag Science of Synthesis –Version électronique de Houben-Weyl –48 volumes, pages –5 000 méthodes – schémas de réactions – exemples de réactions

28 Accelrys Protecting groups –Littérature depuis 1913 –Protection, déprotection et transprotection des groupes fonctionnels –Chemo et régio-sélectivité – réactions Failed reactions – réactions Systèmes ISIS et Accord

29 Chemical Concepts SpecInfo Inhouse, SpecInfo Internet –Bases de données de plus de spectres de RMN, IR et Masse –Outils de élucidation de structures

30 ACD/Labs Bases de données spectrales Outils de prédiction Inventaire des bases de données spectrales

31 Accès gratuit sur le Web Métabases de données –Université de Sheffield –Chemical Database Service –Université de Liverpool, section chimie de la Library : La page Chemical Databases pointe sur 107 URL –Répertoire Galaxy –Université de Haute-Alsace –Bibliothèque Nationale de France –URFIST de Lyon, répertoire des bases de données gratuites disponibles sur internet –ChemWeb IUPAC –Glossaires, Gold Book ….

32 Accès gratuit sur le Web NIST (National Institute of Standards and Technology) –Portail donnant accès à plus de 80 bases de données Données physico-chimiques : thermodynamique et cinétique chimiques, spectres dIR, de masse, dUV-visible, etc. Constantes physiques. Base IUPAC-NIST des solubilités ( mesures, 1028 substances …) NCSM (National Center for Manufacturing Sciences) –SOLV-DB Propriétés physiques et chimiques, catégories, sécurité, risques, fournisseurs …. Brevets –Patent Information on the Internet –Office européen des brevets –http://www.delphion –http://www.uspto.gov/patft

33 Coût de la base de données Beilstein Réalisée par lInstitut Beilstein de 1983 à 1992 avec des fonds de lÉtat Fédéral Allemand (BMFT) = 31 M Base + infrastructure = 28,6 M 1ère implantation sur STN = 2,3 M E. Zass, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1996, 36, R. Luckenbach, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1996, 36,

34 Bases de données chimiques réalisées en France

35 Bases de données chimiques françaises THERMODATA (avec INPG et UMS818 du CNRS TherMa) depuis –5 bases de données thermochimiques et suite logicielle ThermoSuite permettant daccéder aux propriétés thermodynamiques de 5000 substances et deffectuer des calculs déquilibres de phases dans des systèmes complexes. Thermochemical Database Project (TDB) –Agence pour lénergie nucléaire de lOCDE Common Thermodynamic Database Project (CTDP) –Ensmp, CEA, EDF, IFP, IRSN, TOTAL BASSIST base de données thermodynamiques (radionucléides), CEA

36 Bases de données chimiques françaises SXD (UMR 7551) –Base de données expérimentales sur lextraction liquide- liquide des métaux Database of Palladium Chemistry –Réactions, cycles catalytiques, paramètres chimiques –Développée par J.-L. Malleron et A. Juin (Aventis Pharma) –Distribuée en CD Rom par Elsevier/Academic Press Bases de données structurales sur les saccharides (CERMAV-CNRS)

37 Bases de données chimiques françaises Chirbase (ENSSPICAMM-Université Marseille III) –Bases de données sur les séparations chirales dénantiomères par chromatographie ( séparations, structures moléculaires) –Système ISIS Diverses bases de données sur la gestion des produits chimiques –Voir Profil français pour évaluer les capacités nationales de gestion des produits chimiques –Notamment l annexe 2 sur les bases de données (cf. bases de lINRS)

38 Bases de données chimiques françaises Projet EuroSpec (INRA et partenaires européens) –Développer une base de données spectroscopiques issues de publications –Obtenir le soutien des éditeurs –Financement européen NMRShiftDB (Max-Planck-Institute) –Open-source & open-content database

39 Quelques défauts des bases de données de réactions Le modèle de la réaction chimique adopté est trop imprécis : les données sont hétérogènes car les schémas représentent indistinctement des réactions mono-étape et multi-étapes Le modèle nest pas hiérarchique : les données sont à plat et relatives à des réactions particulières Certains algorithmes sont défectueux ou inadaptés : notamment la détermination automatique du mapping Le contenu des bases reflète-t-il létat actuel des connaissances? Exhaustivité? Résultats négatifs? J. Coste, O. Gien, A. Dietz et C. Laurenço, LActualité Chimique (1999)

40 Quels progrès? Conception de nouveaux systèmes –ingénierie des connaissances : modèles, ontologies … –technologies Web –construction de bases de données à partir dexpérimentations programmées Amélioration des systèmes existants –modèles –extraction de connaissances à partir des bases de données ; organisation des données ; métadonnées

41 Extraction de connaissances à partir de bases de données base de données données cibles données pré-traitées données transformées modèles connaissances sélection pré-traitement transformation fouille de données interprétation/ évaluation analyste

42 Une (?) réaction dans une base de données ISIS

43

44 lexemple de la Chimiothèque Nationale du CNRS

45 La Chimiothèque Nationale « Groupement de Service » créé en juillet 2003 par une convention entre le CNRS et 17 établissements de l'enseignement supérieur et de la recherche publique Mission : fédérer et valoriser les collections de produits de synthèse et d'extraits de substances naturelles existants dans les laboratoires publics français Plus de substances répertoriées mi-2003

46 La Chimiothèque Nationale Objectifs rapidement : Diffusion via le web de la disponibilité des substances (requêtes structurales et sous- structurales) à terme : Enrichissement par des descripteurs structuraux Couplage chimiothèque- ciblothèque Criblage virtuel Etc.

47 La Chimiothèque Nationale système dinformation et flux de données Base de données nationale Traitement des requêtes Fichier log laboratoire serveur national Utilisateur Base de données locale 1 3 diffusion Fusion des données 6 WEB Format Standard (SDF normalisé)

48 La Chimiothèque Nationale synthèse des solutions étudiées ORACLE Client Serveur Couche métier SGBD Plate-forme MDL Draw + devt à façon Windows Appl. Server Windows Server Accord Dev. Studio Pro Accord Grid Control Pro MDL Draw + devt à façon BEA Weblogic JSP Windows Server ou Solaris Apache + ASP Linux Redhat Solution MDL (licence par nb dutilisateurs nommés) Solution ACCELRYS (licence par nb dutilisateurs nommés) Solution ID-BS (licence par nb dutilisateurs nommés) MDL FrameWorkAccord EnterpriseActivity Base

49 SGBD pour la chimie : principales solutions commerciales Domaines couverts synthèse Analyse modélisation QSAR architecture autonome Client/Serveur API 1) Accord Enterprise (accelrys.com) 2) DS Accord for Excel (accelrys.com) 3) Chemfolder (acdlabs.com) 4) Web Librarian(acdlabs.com) 5) KnowItAll(knowitall.com) 6) ChemOffice(camsoft.com) 7) ChemOffice Ent. (camsoft.com) 8) JchemBase (chemaxon.com) 9) MOE Database (chemcomp.com) 10) SpecInfo (chemicalconcepts.com) 11) Hyperchem (chemistrysoftware.com) 12) MOLSEARCH (molsearch.com) 13) DayCart (daylight.com) 14) THOR / MERLIN (daylight.com) 15) ActivityBase (idbs.co.uk) 16) SciDex (lci-publisher.com) 17) Isentris (mdli.com) 18) ISIS/Desktop(mdli.com) 19) ISIS/Host(mdli.com) 20) (mol-net.de) 21) misearch toolkit (cheminspiration.com) 22) ChemTK (sageinformatics.com) 23) Ched (timtec.com) 2,3,5,6,9,11,12,18 25,26 1,4,7,8,9,10,15,16, 17,19,20,21,23 1,3,4,6,7,8,11,13, 14,15,16,17,18 1,2,3,4,6,7,8,13, 14,15,17,18,19,23 3,4,6,7,8,10,11,23 3,4,5,6,7,8,9,10,11, 20 1,2,4,5,6,7,8,9,11, 12,13,14,15,16,17, 18,19,20,21,22

50 Futur? Internet Interspace : infrastructure dinformation permettant de naviguer dun concept à un autre (plutôt que dun document à un autre) à travers des réseaux dentrepôts de données maintenus par des communautés scientifiques spécialisées dans des domaines plus ou moins restreints. R.B. Schatz, Computer, 2002, Problème de linformation chimique –Production, diffusion, conservation, exploitation –Libre accès à linformation scientifique –Normalisation des données, développement dontologies de la chimie –Cahiers de laboratoire électroniques –….

51 Remerciements à Ph. Jauffret & J. Coste


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