Plusieurs équipes de l'axe 3 développent des projets de chimie médicinale, à savoir la conception et l'optimisation d'architectures moléculaires (petites molécules chimiques ou structures plus complexes), avec des potentialités thérapeutiques ou chemobiologiques. Plusieurs stratégies sont possibles et mettent à profit des informations cruciales issues d'études de relation structure-activité, de campagne de screening, de la diversité de produits d'origine naturelle ou des mesures d'interactions ligand/protéine. Cette dernière approche fait appel à différentes techniques telles que la diffraction de rayons X, la Résonance Magnétique Nucléaire, la Résonance Plasmonique de Surface, le Titrage Calorimétrique Isotherme ou la Spectrométrie de Masse.