Mineure disciplinaire : SCIENCES POUR LA SANTÉ

Cet EC participe à l'apprentissage de la compétence : Maîtrise des savoirs fondamentaux de la physique en biologie ou biophysique, connaissances essentielles pour aborder les problèmes des sciences du vivant. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de :
Différencier les types de systèmes thermodynamiques ;
Décrire l'état d'un système à l'aide de variables d'état ;
Appliquer le modèle du gaz parfait ;
Calculer le travail des forces extérieures s'exerçant sur un système ;
Calculer la chaleur échangée entre un système et l'extérieur ;
Appliquer le 1er principe de la thermodynamique ;
Calculer la variation de l'énergie interne d'un système ;
Formuler le 2ème principe de la thermodynamique ;
Calculer une variation d'entropie d'un système ;
Calculer le flux et la densité de flux de matière ;
Formuler et appliquer la loi de Fick en régime stationnaire. 
 
Programme de l'EC 
Chapitre I : RAPPEL DE NOTIONS DE BASE 
I Grandeurs physiques et unités 
II Rappels de mathématiques de base 
III Calcul d'erreur 
Chapitre II : INTRODUCTION A LA THERMODYNAMIQUE 
I Notions fondamentales 
I.1. Généralités 
I.2 Système thermodynamique 
I-3. L'état d'équilibre d'un système 
I-4. Modèle du gaz parfait 
II. Travail et Chaleur 
II.1. L'échange de travail avec l'extérieur 
II.2. L'échange de chaleur avec l'extérieur 
III. Premier principe de la thermodynamique 
III.1. Enoncé du premier principe 
III.2. Fonctions thermodynamiques (énergie interne et fonction enthalpie). IV.Second principe de la thermodynamique 
IV.1 Les insuffisances du 1er principe 
IV.2. Enoncé du deuxième principe 
A Fonction d'état entropie 
B Calcul de la variation d'entropie 
C Spontanéité d'une transformation 
IV.3. Les fonctions dérivées de l'entropie 
A Energie libre et enthalpie libre 
B Application à l'état d'équilibre d'un système physique 
Chapitre III : TRANSPORT PAR DIFFUSION DE PARTICULES DANS UN MILIEU INFINI 
I. Rappels des notions : 
I.1. Solution, solutions diluées et concentration 
I.2. Flux et densité de flux 
II. Flux diffusif de particules de soluté : 1ère loi de Fick 
II.1. Expression de la loi de Fick. 
II.2. Cas du transfert unidirectionnel en Ox 
II.3. Allure du transfert en régime stationnaire 
III Transport passif à travers un membrane 
III.1. Les différents types de transports 
III.2. Description des membranes 
III.3. Transport à travers une membrane perméable 

Cet EC participe à l'apprentissage de la compétence : concevoir un médicament et identifier une molécule à visée thérapeutique (du principe actif au produit fini). Connaitre la notion de cibles et de mécanismes d'action d'un actif. Savoir définir la pharmacocinétique d'un médicament. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de : comprendre un protocole de conception d'un médicament et d'énoncer le cycle de vie d'un médicament dans l'organisme ; restituer les démarches scientifiques qui ont conduit aux grandes découvertes depuis l'antiquité jusqu'au XXI siècle ; appréhender la découverte d'un médicament par une approche pluri-disciplinaire à l'interface chimie/biologie 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants :
Connaitre les grandes étapes de conception d'un médicament.
Être initié aux innovations en Santé au travers d'exemples.
Acquérir une culture générale sur l'histoire de la découverte de médicaments.
Acquérir les bases sur le développement durable des ressources naturelles. 

Cet EC participe à l'apprentissage des compétences : connaissances en notions fondamentales de la mécanique des fluides, qui est la base du dimensionnement des conduites de fluides et des phénomènes d'échange de matière et chaleur, dont les applications se rencontrent fréquemment en milieu industriel (Génie Alimentaire, Biotechnologique, génie de l'environnement,...). 
Aborder les écoulements des fluides incompressibles à travers les bilans fondamentaux : conservation de la masse (Equation de continuité), de la quantité de mouvement (Théorème d'Euler) et de l'énergie (Théorème de Bernoulli). Aborder la rhéologie des fluides réels. Caractériser les différents régimes d'écoulement et aborder la notion de perte de charges. 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants :
Ecrire et appliquer l'équation fondamentale de la statique des fluides incompressibles et compressibles ;
Définir les notions générales sur l'écoulement (tube de courant, ligne de courant, écoulement permanent) ;
Appliquer les équations de bilan (continuité et d'énergie) ;
Différencier le régime d'écoulement laminaire de celui turbulent ;
Calculer le débit d'un fluide pour un écoulement laminaire (Loi de Hagen Poiseuille) ;
Calculer les pertes de charge à l'aide de l'équation de Darcy-Weisbach ;
Calculer les pertes de charges à l'aide de relations empiriques dans le cas des écoulements turbulents (relation de Blasius, équations de Kerman-Prandtl et la formule de Colbrook) ;
Reconnaître à partir d'un rhéogramme les différents comportements rhéologiques : newtonien, non newtonien (fluides indépendants et dépendants du temps ; fluides thixotrope et rhéopexe). 
 
Programme de l'EC 
Chapitre I. NOTIONS GENERALES SUR LES FLUIDES 
Chapitre II. STATIQUE DES FLUIDES. 
II.1. Relation fondamentale de la statique des fluides. 
II.2 Statique des fluides incompressibles (Hydrostatique 
II.3. Statique des fluides compressibles 
II.4. Poussée d'Archimède 
Chapitre III. DYNAMIQUE DES FLUIDES INCOMPRESSIBLES 
III.1. Notions générales sur l'écoulement 
III.2. Bilan de conservation de la masse (équation de continuité) 
III.3. Bilan de conservation de la quantité de mouvement (théorème d'Euler) 
III.4 Bilan de conservation de l'énergie (équation de Bernoulli) 
Chapitre IV. ECOULEMENT DANS LES CONDUITES CYLINDRIQUES 
IV. Caractérisation des différents régimes d'écoulement 
IV.1. Etude du régime d'écoulement laminaire 
-  Profil des vitesses/Contrainte de cisaillement/Calcul du débit : Loi de Hagen Poiseuille/Expression de la vitesse moyenne/Perte de charge : Equation de Darcy-Weisbach 
IV.2 Régime d'écoulement turbulent 
Notion de turbulence/Etat de surface et diamètre des conduites/Pertes de charge (Expérience de Nikuradsé et relation de COLEBROOK) 
Chapitre V. INTRODUCTION A LA RHEOLOGIE 
V.1. Principales grandeurs intervenant en rhéologie 
-  Viscosité 
-  Déformation 
-  Vitesse de cisaillement 
-  Equation rhéologique d'état 
V.2. Classification des comportements rhéologiques
-  Fluides newtoniens 
-  Fluides non newtonien au comportement indépendant du temps (Fluides sans et avec contrainte critique) 
-  Fluides non newtoniens au comportement dépendant du temps (Fluides thixotrope et rhéopexe) 

Cet EC participe à l'apprentissage de la compétence : Maîtriser les savoirs fondamentaux de la chimie organique des processus biologiques. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de :
Maîtriser les propriétés physico-chimiques, la réactivité, la préparation des hydrocarbures (alcènes, alcynes, composés aromatiques) ;
Maîtriser la réactivité et synthèse des composés monovalents : halogénoalcanes, alcools, amines ;
Comprendre la réaction chimie en terme de sélectivité ;
Comprendre la réaction chimie en terme de mécanismes réactionnels : SN1, SN2, SEAr, SE, AdN, AdE, Ox, Red ;
Maîtriser les techniques élémentaires de synthèse et de purification ;
Exploiter, commenter, interpréter les résultats expérimentaux.

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants :
Maîtriser la chimie organique descriptive des molécules monofonctionnelles (dérivés halogénés, alcools, amines) ;
Maîtriser la chimie organique descriptive des molécules des composés aromatiques benzéniques ;
Maîtriser les bonnes pratiques de laboratoire.

Cet EC a pour objectif de présenter les grandes fonctions physiologiques et de leur régulation selon le programme suivant : 
1- Le système cardio-vasculaire 
2- Le système respiratoire 
3- Le système digestif 
4- Le système rénal 
5- Le système endocrinien 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage des compétences suivantes : Connaître la physiologie des grandes fonctions et comprendre comment des changements du fonctionnement de l'organisme dans des conditions physiologiques (croissance, âge adulte, grossesse, vieillissement) ou pathologiques peuvent impacter sur l'assimilation, la distribution l'efficacité et l'élimination d'un médicament. 

Cet EC a pour objectif de donner à l'étudiant une vision intégrée de l'analyse spectrale, mettant en relation les caractéristiques physiques des rayonnements électromagnétiques et leurs diverses interactions avec la matière, en se focalisant sur trois types de spectroscopies, infrarouge, d'absorption de l'ultraviolet-visible, et de fluorescence. Il a enfin pour but de former l'étudiant à l'application de ces trois types de spectroscopies dans le cadre de l'analyse qualitative et quantitative des molécules organiques d'origine biologique. 

Cet EC participe à l'apprentissage de la compétence : Maîtriser les savoirs fondamentaux des méthodes d'analyses et de caractérisations des biomolécules. Cet enseignement d'initiation, présentera les techniques spectrométriques en initiant à la méthodologie analytique. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable :
D'identifier les techniques mises en œuvre dans les laboratoires traitant les macromolécules biologiques ;
Définir le concept de rayonnement électromagnétique et son interaction avec la matière ;
Distinguer les différents types de spectroscopies moléculaires en fonction de leurs domaines spectraux, formes de transitions et d'interactions ;
Appliquer les techniques expérimentales en lien avec les spectroscopies infrarouge, d'absorption de l'ultraviolet-visible, et de fluorescence, à l'analyse qualitative et quantitative des biomolécules organiques ;
Déchiffrer et interpréter les spectres issus d'analyses spectroscopiques infrarouges, d'absorption de l'ultraviolet-visible, et de fluorescence, pour élucider la structure de biomolécules organiques. 
 
Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants : Maîtriser les connaissances générales nécessaires à la compréhension et à la mise en œuvre de méthodes d'analyse de biomolécules. L'étudiant valide une partie de la compétence lorsqu'il est capable de déterminer la technique expérimentale de spectroscopie infrarouge, d'absorption de l'ultraviolet-visible, ou de fluorescence la plus pertinente pour analyser qualitativement ou/et quantitativement une biomolécule organique. L'étudiant valide une partie de la compétence lorsqu'il parvient à déchiffrer et interpréter un spectre issu d'une analyse spectroscopique infrarouge, d'absorption de l'ultraviolet-visible, ou de fluorescence, pour élucider la structure d'une biomolécule organique. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable decomprendre les principesde vectorisation d'actifs et les techniques de formationdes vecteurs pour la galénique (ex liposomes, nanocapsules, nanospheres...., par des techniques de spray-drying, de gélification, de prilling, de coating... L'étudiant sera également capable de comprendre les grands principes de pharmacocinétique en relation avec la voie d'administration d'un principe actif et de la forme galénique. 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants : Maîtriser les bases de galénique et de formulation d'actifs 

Cet EC participe à l'apprentissage de la compétence : Maîtriser les savoirs fondamentaux sur les biomolécules, les produits naturels comme source de médicaments et la chimie des processus biologiques 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de : Identifier les grandes classes de molécules bioactives : lipides, triacylglycérols, terpènes, stéroïdes, prostaglandines, glucides, peptides, protéines, acides nucléiques, enzymes et co-enzymes ; Différencier les métabolites primaires des métabolites secondaires ;
Maîtriser les propriétés physico-chimiques des familles des biomolécules ;
Définir la notion de principe actif ;
Prédire les meilleures voies d'obtention des principes actifs en fonction de la ressource. 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants :
Maîtriser les propriétés chimiques des grandes classes des biomélocules ;
Maîtriser l'utilisation de la rétrosynthèse ;
Maîtriser les bonnes pratiques de laboratoire.

Cet EC présente les différentes propriétés fonctionnelles des molécules utilisées comme en agent de texture en alimentaire. 
Il aborde les propriétés : épaississante, gélifiante, moussante, émulsifiante, inhibition de cristallisation, filmogène etc. les molécules concernées appelées hydrocolloïdes ou gommes alimentaires (exsudats, farines, extraits, fermentation, modifications chimiques) ; Les applications alimentaires. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de : Mettre en œuvre les gommes alimentaires afin de modifier ou d'améliorer la texture de matrices alimentaires 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants : Comprendre et utiliser les propriétés fonctionnelles des molécules utilisées comme en agent de texture en alimentaire. 

Cet EC participe à l'apprentissage de la compétence : Maîtriser les savoirs fondamentaux de la chimie des processus biologiques et la chimie des molécules du vivant.

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de :
Maîtriser les propriétés physico-chimiques, la réactivité, la synthèse des dérivés carbonylés divalents : aldéhydes, cétones ;
Maîtriser la réactivité et synthèse des composés carbonylés trivalents : dérivés des acides carboxyliques ;
Prédire des voies de synthèse par rétrosynthèse ;
Commenter et interpréter la synthèse de molécules bioactives simples et complexes ;
Commenter et interpréter la synthèse multi-étapes de molécules organiques à visée médicinale ;
Comprendre les mécanismes en chimie biologique ; Maîtriser les techniques de synthèse et de purification ;
Exploiter, commenter, interpréter les résultats expérimentaux ;
Maîtriser les concepts et outils qui permettent de limiter l'impact des activités industrielles pharmaceutiques sur l'environnement. 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants :
Maîtriser la chimie organique descriptive des molécules carbonylées di et trifonctionnelles (aldéhydes, cétones, acides carboxyliques et dérivés) ;
Maîtriser l'utilisation de la rétrosynthèse ;
Maîtriser les bonnes pratiques de laboratoire ;
Maîtriser les outils et les concepts du développement durable en pharmaceutique.

Cet EC participe à l'apprentissage des connaissances suivantes : comprendre les bases des phénomènes de transferts de chaleur et de matière afin de les maîtriser pour les appliquer aux principales opérations unitaires impliquées dans les bioprocédés. 

L'objectif de cet enseignement est de savoir calculer les coefficients de transfert (chaleur et matière) dans différentes configurations. Etudier les opérations unitaires de décantation, centrifugation, fluidisation. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de :
Appliquer les lois de transfert (1ère et 2ème) ;
Calculer le coefficient de transfert dans le cas d'un échangeur de chaleur ;
Définir les différents invariants de similitudes ;
Utiliser les invariants de similitude pour calculer les coefficients de transfert par convection dans le cas d'un fluide se déplaçant dansune conduite cylindrique lisse, parallèlement à une paroi plane autour d'une sphère ;
Calculer les coefficients de transfert dans des cas pratiques lors d'opération : d'agitation des fluides dans une cuve cylindrique, fluidisation solide-liquide par courant gazeux ;
Calculer la vitesse de filtration et les pertes de charges lors de l'opération de filtration frontale, ou filtration par gâteau. 

Programme de l'EC 
Chapitre I : TRANSFERT DE CHALEUR OU MATIERE PAR CONDUCTION 
I. Transfert en régime stationnaire : premières lois de Fick et Fourier 
I.1. Expressions des lois dans le cas d'un transfert unidirectionnel 
I.2. Etablissement du régime stationnaire 
I.3. Résolution des 1ères lois en régime stationnaire 
II. Transfert en régime non stationnaire : secondes lois de Fick et Fourier 
II.1. Définitions et expressions 
II.2. Coefficients de diffusivités. Equation de Riedel 
II.3. Application des secondes lois : solutions classiques (résistance au transfert à l'interface est négligeable). Cas : solide semi infini/plaque infinie/cylindre infinie/sphère 
II-4. La loi de Newman 
Chapitre II : TRANSFERT DE CHALEUR OU MATIERE PAR CONVECTION 
I. Transfert de chaleur ou matière par convection 
I.1. Rappels sur les régimes d'écoulement 
I.2. Pertes de charge 
I.3. Notion de Couche Limite Equivalente (CLE) 
II. Transferts combinés conduction-convection à travers une paroi plane : Transfert de matière ou de chaleur avec au moins 1 phase fluide en régime turbulent 
II.1. Calcul des coefficients de transfert à travers des couches multiples 
II.2. Calcul des coefficients de transferts par convection à l'aide des invariants de similitude pour des Fluides se déplaçant dans : 
-  une conduite cylindrique lisse 
-  parallèlement à une paroi lisse et plane 
-  autour d'une sphère isolée 
Chapitre III : APPLICATION DES TRANSFERTS DANS LES OPERATIONS UNITAIRES/OPERATIONS UNITAIRES METTANT EN JEU DES INVARIANTS DE SIMILITUDE 
I. Fluidisation par courant gazeux : Fluidisation solide-liquide 
II. Agitation des fluides dans une cuve cylindrique 
III. Filtration frontale, ou filtration par gâteau 

Prérequis : Microbiologie générale et physiologie microbienne (UE S3 Microbiologie, UE S6 Microbiologie), bases de biologie moléculaire, de bioénergétique et de biochimie métabolique. 
Cette EC est complémentaire de l'EC1 Phénomènes de transfert appliqués aux bioprocédés. 

Il participe à l'apprentissage des compétences : 
-  Conduite de cultures microbiennes en bioréacteurs (batchs régulés). 
-  Caractérisation/comparaison de propriétés physiologiques de souches. 
-  Production de métabolites en bioréacteurs. 

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de : 
-  Cultiver des microorganismes en batchs régulés et d'assurer le suivi du procédé. 
-  Suivre la croissance et la production de métabolites à l'aide de différentes techniques. 
-  Déduire des propriétés physiologiques à partir des données obtenues. 
-  Structurer les données et formaliser/concevoir un rapport scientifique « professionnel ». 

Cet EC conduit aux résultats d'apprentissage suivants :
Maitriser la conduite et le suivi de cultures en fermenteurs ;
Relier entre elles différentes techniques de mesure ;
Décrire et comparer des souches ;
Structurer/concevoir un rapport scientifique.