M2 Instrumentation et Méthodes d’Analyse Moléculaire

Niveau M1 de chimie.

Spectroscopies optiques et vibrationnelles
L’enseignement réalisé dans ce module a pour objectif de donner aux étudiants de solides bases en techniques analytiques permettant la quantification et l’identification de molécules organiques. Parmi les techniques spectroscopiques, sont abordées les spectroscopies optiques (Absorption et fluorescence) et les spectroscopies vibrationnelles (Infrarouge et Raman). Une partie importante du cours et des travaux pratiques est également dédiée à l’instrumentation afin de connaître les différents composants des appareils et leur rôle précis. 

ICP-MS : principales techniques d'analyse élémentaire. Les méthodes spectroscopiques (ICP-OES) et par spectrométrie de masse (ICP-MS) sont développées. Les questions de quantification et d'interférents sont développées.

Modélisation moléculaire. Les notions fondamentales de stéréochimie sont revues. L'analyse conformationnelle des molécules est abordée au travers de l'utilisation de programmes de modélisation moléculaire.

Acquisition de connaissances théoriques et pratiques en techniques de détermination structurale (spectroscopies optiques, analyse élémentaire, modélisation moléculaire).

Spectroscopies optiques et vibrationnelles. Les enseignements mis en place incluent des lectures et analyse critique d’articles scientifiques afin de répondre à une problématique analytique.

• Interpréter des résultats de méthodes analytiques (spectres, chromatogrammes, outils statistiques)
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques

M1 Chimie comportant une connaissance de la terminologie et des outils statistiques appliquées à la mesure et à l’essai.

Chimiométrie :

• Utilisation des Plans d’Expériences en chimie analytique.
• Validation des méthodes d'analyse et estimation de l'incertitude de mesure selon les textes et exigences officiels.

Informatique: Traitement de données expérimentales et instrumentales.

Pilotage d'instrument :

• Description d'interfaces (type, sécurité, vitesse...)
• Description des limites de mesures (bruit Johnson Nyquist,..)
• Introduction au logiciel Labview et des modules simulant l'interaction avec des instruments, développement des éléments nécessaires à la création d'une interface pour interagir avec l'instrument.

Chimiométrie : former à l’utilisation des outils chimiométriques pour le développement et la validation des méthodes d’analyse physico-chimique et sensibiliser aux différents référentiels et exigences des autorités de tutelle de l’industrie pharmaceutique, cosmétique, agro-alimentaire et environnementale. Ce parcours aborde la méthodologie de la recherche expérimentale et l’utilisation des plans d’expériences ainsi que les traitements statistiques dédiés à la validation des méthodes d’analyse et à l’estimation de la robustesse des méthodes d’analyse.
Informatique : Acquisition de données instrumentales et leur traitement mathématique; pilotage d'instrument : éléments d'informatique nécessaires à la mise en place du pilotage d'une expérience.

Plans d’expériences : Cours magistraux avec de nombreux exercices de mise en situation. Travaux pratiques à la fin pour mise en application du cours.

Validation de méthodes et incertitude : cours magistral et études de cas.

Pilotage d'instrument : cours et travaux dirigés en salle informatique.

• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Mettre en place un contrôle qualité dont les processus suivent les prescriptions nécessaires à une certification ou à un contrôle interne. 
• Interpréter des résultats de méthodes analytiques (spectres, chromatogrammes, outils statistiques)
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.

Plans d’expériences :

• Russell, K. G. (2018). Design of experiments for generalized linear models. Chapman and Hall/CRC.
• Morris, M. (2010). Design of experiments: An introduction based on linear models. Chapman and Hall/CRC.
• Surekha, B., Rao, D., Rao, G. K. M., Vundavilli, P. R., & Parappagoudar, M. B. (2012). Modeling and analysis of resin bonded sand mould system using design of experiments and central composite design. Journal for Manufacturing Science and Production, 12(1), 31.
• Swamy, G. J., Sangamithra, A., & Chandrasekar, V. (2014). Response surface modeling and process optimization of aqueous extraction of natural pigments from Beta vulgaris using Box–Behnken design of experiments. Dyes and Pigments, 111, 64-74.

Validation de méthodes et incertitude : normes ISO 17025, ISO 5725 (1-6), ISO 16269 (6-8), ISO 21748, NF V03-110, NF T 90-210, documents ICH Q14, ICH Q2(R2), USP <1225> <1210>.

Equilibres chimiques, connaissances de base en thermodynamique, stéréochimie, préparations d’échantillons.

Ce cours introduit les principes généraux des méthodes de séparation du point de vue des mécanismes physico-chimiques mis en jeu. Les différentes techniques chromatographiques sont définies en fonction de l'équilibre thermodynamique responsable de la rétention. Pour chaque technique, les appareillages sont étudiés. Diverses présentations d'intervenants extérieurs illustrent le cours.

• Introduction aux techniques chromatographiques
• Chromatographie en phase gazeuse
• Chromatographie en phase liquide haute performance
• Chromatographie en phase supercritique
• Électrophorèse capillaire

Acquisition des connaissances théoriques et pratiques en techniques séparatives

• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Utiliser les principaux instruments de la chimie analytique moléculaire et les logiciels informatiques de pilotage et d’acquisition.
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques

• Essentials in Modern HPLC Separations**,** 2nd Edition - June 28, 2022, Elsevier, Serban C. Moldoveanu, Victor David
• Gas Chromatography ; 2nd Edition - April 15, 2021 ; Elsevier ; Editor: Colin Poole

Connaissance du principe de la RMN, analyse des spectres proton et carbone 13 1D et 2D.

• RMN impulsionnelle : vision vectorielle
• Instrumentation
  Bloc diagramme d’un spectromètre, la sonde, le détecteur, la numérisation, traitement du signal, l’élimination des inhomogénéïtés, le découplage
• Interactions RMN statiques
• RMN dynamique
• RMN multidimensionnelle : vision quantique et opérateurs produits.
• Introduction à la RMN du solide
• Gradients de champ et leurs applications :IRM, Diffusion, RMN ultra-rapide…

Ce cours donne à des chimistes des éléments de physico-chimie pour appréhender le fonctionnement d’un spectromètre RMN. Par ailleurs, il amène les étudiants à dépasser la vision vectorielle de la RMN pour pouvoir aborder la RMN multidimensionnelle ainsi que l’ensemble des applications de la RMN moderne.

Enseignement en cours magistraux avec également 6h de TD d'interprétation des spectres RMN.

• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques

Connaissances générales en spectrométrie de masse: principes, choix d'une source d'ionisation et interprétation des spectres de masse.

Instrumentation en spectrométrie de masse :

• Principes physiques
• Les différents analyseurs, leurs performances et leurs limitations
• Principaux détecteurs
• Systèmes de vide
• Traitement du signal acquis par les instruments
• Spectrométrie de masse tandem
• Rappels sur les sources d'ionisation et leur utilisation

Analyse et interprétation des spectres de masse :

• Analyse d’un spectre de masse
• Utilisation de la haute résolution
• Traitement des données de couplage avec la chromatographie

Applications de la spectrométrie de masse: 

• Protéomique
• Imagerie par spectrométrie de masse

Spectrométrie de masse de rapports isotopiques.

Enseignement en cours magistraux avec exercices d'application.

• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Utiliser les principaux instruments de la chimie analytique moléculaire et les logiciels informatiques de pilotage et d’acquisition.
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques

Spectrométrie de masse , Cours et exercices corrigés, Edmon de Hoffmann, Vincent Stroobant, Dunod Mass Spectrometry - A Textbook, Jürgen H. Gross, Springer.

Actions notables
• Présentation orale courte : décrire leur stage /emploi en utilisant vocabulaire spécifique 
• Elevator pitch ( présentation courte ) se vendre en 1 min chrono 
• préparation TOEIC vocabulaire , practique oral / écrit

Acquisition d'un niveau d'anglais permettant aux étudiants de communiquer dans leur domaine professionnel et dans le domaine de l’entreprise en général, notamment lors d'entretiens d'embauche.

Acquérir le vocabulaire du monde du travail, savoir décrire ses études et son expérience professionnelle, écrire un C. V. , une lettre de motivation et faire un entretien d’embauche (changement de rôles)

Notes : C.V., lettres de motivation, entretien d’embauche

• Communiquer sa démarche, ses objectifs et ses résultats à l’écrit et à l’oral, en français et en anglais, avec différents publics.
• Techniques de la prise de parole en public dans le domaine de l’entreprise
• Techniques de la prise de parole en public dans le domaine scientifique
• Méthodologie de l’entretien d’embauche
• Décrire un graphique, un processus expérimental ou un produit en anglais
• Maîtrise des principaux champs lexicaux en anglais d’entreprise TOEIC

Projet tutoré. Formation en techniques de gestion et de management de projet, nécessaires à une meilleure insertion en milieu industriel.
Un projet tutoré de travail en groupe est proposé aux étudiants par des partenaires internes ou externes à l'Université. Les étudiants doivent définir les objectifs du projet à partir des besoins du client, rédiger le cahier des charges fonctionnel, maîtriser la planification et organiser le travail.

Initiation à la qualité. Principes et les acteurs du domaine, normes ISO 9001 et ISO 17025. Explicitation de la mise en œuvre de certains outils d’amélioration via l’étude de cas.

Initiation à la relation client : compréhension de l'environnement de l'entreprise et du marché, description des situations dans lesquelles le futur professionnel sera amené à entrer en contact avec les clients de son entreprise; méthodes de communication et de suivi à mettre en place. Méthodologie: connaissance de son entreprise = culture; connaissance de son produit = notoriété et pénétration du marché; connaissance de la clientèle et techniques de sensibilisation.

Cette formation a pour objet de donner aux étudiants des connaissances de base en qualité, en techniques de gestion et de management de projet et en relation avec des clients, compétences nécessaires à une meilleure insertion en milieu industriel. Un projet tutoré est réalisé en groupe dans le respect d'un cahier des charges.

Initiation à la relation client : comprendre les techniques de communication à adopter dans cadre d'une relation avec la clientèle d'une entreprise.

• Communiquer sa démarche, ses objectifs et ses résultats à l’écrit et à l’oral, en français et en anglais, avec différents publics.
• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Agir en respectant les règles d’hygiène et de sécurité.
• Gérer et mettre en œuvre un projet en groupe, en un cahier des charges répondant aux attentes d’un client, en proposant une stratégie de réponse avec une évaluation des ressources (humaines, matérielles) nécessaires, en mettant en œuvre cette stratégie. 
• Mettre en place un contrôle qualité dont les processus suivent les prescriptions nécessaires à une certification ou à un contrôle interne. 
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques.

Niveau M1 en voie chimie analytique.

Travaux pratiques en chromatographie : Elaboration de méthodes chromatographiques pour l’analyse de composés en mélange. Détermination et optimisation des conditions d’injection, de séparation et de détection. Chromatographie en phase liquide : Utilisation d’une chaine HPLC équipée d’un DAD et d’une chaine HPLC équipée d’un DAD et d’un FLD. Chromatographie en phase gazeuse : Utilisation de chromatographes équipés d’un FID ou couplé à un spectromètre de masse.

Travaux pratiques en spectrométrie IR : Utilisation d’un appareil d’infra-rouge et optimisation des paramètres d’enregistrement d’un spectre
Travaux pratiques : application des connaissances acquises pour la détermination de structure de composés inconnus. Pour ces travaux pratiques, les étudiants ont accès librement à des appareils d’analyse en salle de TP ou en laboratoire de recherche.

Projet « produit inconnu » : En début d’année, 50 mg d’un produit inconnu est confié à chaque groupe d’étudiants. A l’aide des techniques analytiques (RMN, Spectrométrie de Masse, Infrarouge ...) vues en cours et des appareils à leur disposition, ils doivent identifier ce composé et proposer une structure de ce produit.

Acquisition de savoir-faire expérimental dans le domaine des techniques séparatives et de la détermination structurale.

Travaux pratiques et projet en techniques séparatives et en identification de structure : étude de cas.

• Communiquer sa démarche, ses objectifs et ses résultats à l’écrit et à l’oral, en français et en anglais, avec différents publics.
• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Développer une méthode analytique pour répondre à une problématique nouvelle: choix de la stratégie analytique appropriée et adaptée aux contraintes, proposition et optimisation du protocole, y compris par l’utilisation de plans d’expérience multifactoriels, et validation de la méthode.
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques.

Bon niveau en analyse des spectres de RMN et de Spectrométrie de Masse. Compréhension du fonctionnement théorique des deux types de spectromètres d’un niveau M1.

RMN:

• Instrumentation RMN.
• Du synthétiseur au calculateur : les réglages et paramètres déterminants pour la qualité d’un spectre 1D.
• Manipulation sur un spectromètre à Transformée de Fourier.
• Initiation aux techniques RMN-1D proton, carbone et découplage hétéronucléaires.
• Introduction à la RMN multidimensionnelle : Paramétrisation d’une expérience multidimensionnelle.
• Utilisation d'une sonde à angle magique (HR-MAS) : application à la RMN en phase gel.

Spectrométrie de Masse:

• Caractérisation de macromolécules biologiques et synthétiques par spectrométrie de masse MALDI-TOF.
• Caractérisation de complexes non-covalents en mode MS et MS/MS par spectrométrie de masse ESI-QTOF.
• Séparation, identification, et quantification en mode MRM de composés organiques volatils par couplage GC/MS IE-TQ.
• Application de la spectrométrie de masse en tandem à l’étude de mono et disaccharides à l'aide d'un spectromètre de masse ESI-IT. 
• Introduction au couplage chromatographie liquide/spectrométrie de masse (LC/MS et MS/MS) avec application à la séparation de polysaccharides

Travaux pratiques en analyse moléculaire

Travaux pratiques. Rédaction de compte-rendus.

• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Utiliser les principaux instruments de la chimie analytique moléculaire et les logiciels informatiques de pilotage et d’acquisition.
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale
• Résoudre les problèmes expérimentaux ou instrumentaux d’utilisateurs de matériels analytiques

Les étudiants, selon leur statut, mènent un projet de chimie analytique en milieu professionnel.

Pour les apprentis : le projet en entreprise est mené en alternance avec les période de formation.

Pour les étudiants en formation initiale : le projet se déroule sous la forme d'un stage en entreprise, d'une durée minimale de 5 mois ayant lieu du mois de mars au mois d'août.

L'évaluation de ce projet se fait sur la base:

1. d'une évaluation par le responsable de stage ou le maître d'apprentissage, sur la base d'une grille critériée, comptant pour un tiers de la note finale.
2. de l'évaluation du rapport écrit rendu par l'étudiant à l'issue de ce projet en milieu professionnel.
3. de l'évaluation de la soutenance orale, au cours de laquelle l'étudiant présente son projet, ses objectifs, son déroulé et les résultats obtenus. Il est ensuite questionné par le jury sur ce projet, incluant la mise en oeuvre des compétences acquises au cours de l'année.

• Communiquer sa démarche, ses objectifs et ses résultats à l’écrit et à l’oral, en français et en anglais, avec différents publics.
• S’informer et se documenter sur une problématique scientifique, en réalisant des synthèses et en référençant les travaux antérieurs.
• Agir en respectant les règles d’hygiène et de sécurité.
• Interpréter des résultats de méthodes analytiques (spectres, chromatogrammes, outils statistiques)
• Utiliser les principaux instruments de la chimie analytique moléculaire et les logiciels informatiques de pilotage et d’acquisition.
• Elaborer une démarche scientifique pour répondre à une problématique analytique ou instrumentale