LDD2 Chimie, Sciences de la vie

• Savoir décrire les principes de base de techniques d’analyse et de séparation couramment utilisées en laboratoire (chromatographie, spectroscopie infrarouge (IR), spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) et spectrométrie de masse (SM)
• Savoir extraire les données pertinentes d’un spectre ou d’un chromatogramme
• Interpréter les données spectrales en informations structurales

Croiser des données issues de différentes spectroscopies pour élucider la structure moléculaire d’un composé

Chromatographie : principe générale de la séparation, introductions aux différents types de chromatographie, conditions d'optimisation de la séparation. Spectroscopie IR : modèle de l'oscillateur harmonique, description des modes de vibration, analyses de spectres en transmittance, utilisation de tables de données de nombres d'onde IR. Spectroscopie RMN du proton : bases du phénomène RMN, évaluation du spin, effet Zeeman, fréquence de résonance, précession de Larmor, interaction d'écran électronique, définition de l'échelle de déplacement chimique, interaction de couplage scalaire, triangle de Pascal, équivalence chimique et magnétique, analyses de spectres du 1er ordre simples, utilisation des tables de données RMN proton. Spectrométrie de Masse : principe général de la SM, définitions des différentes masses, applications exclusives en impact éléctronique, fragmentations des fonctions carbonyle, amine et éther-oxydes.

1. Chromatographie 1.1. Principe général 1.2. Chromatographie en phase liquide 1.3. Chromatographie en phase gazeuse 1.4. Facteurs influençant l’élution des composés

2. Spectroscopie IR 2.1. Modèle de l'oscillateur harmonique et fréquence de vibration 2.2. Facteurs influençant la fréquence de vibration 2.3. Les modes de vibration 2.4. Interprétation des bandes par fonctions chimiques

3. Spectroscopie RMN proton 3.1. Principe général 3.2. Le déplacement chimique 3.3. Facteurs influençant le déplacement chimique 3.4. L’équivalence chimique 3.5. L’intégration du signal RMN 3.6. Le couplage scalaire avec des noyaux magnétiquement équivalents 3.7. Cas des protons échangeables

4. Spectrométrie de masse 4.1. Définitions des différentes masses 4.2. Présentation générale de la SM par impact électronique 4.3. Mécanismes de fragmentation en impact électronique

Travail expérimental : TP Infra-rouge : Echantillonnage de plusieurs produits et enregistrement de leur spectre - Identification de ces produits. TP Chromatographie en phase gazeuse : Détermination de la composition d’un mélange grâce à deux types de colonnes de polarité différentes.

Nomenclature et connaissance des fonctions chimiques de base ; Représentation des molécules (semi-développée, topologique, Newman) ; Calcul du nombre d’insaturations ; Bases en atomistique ; Connaissance des effet électroniques (inductifs et mésomères) ; Notions sur les forces intermoléculaires ; Notions sur les champs magnétiques (relation de Bohr) ; connaissance du spectre électromagnétique ; Loi de Beer-Lambert.

Nomenclature et connaissance des fonctions chimiques de base ; Représentation des molécules (semi-développée, topologique, Newman) ; Calcul du nombre d’insaturations ; Bases en atomistique ; Connaissance des effet électroniques (inductifs et mésomères) ; Notions sur les forces intermoléculaires ; Notions sur les champs magnétiques (relation de Bohr) ; connaissance du spectre électromagnétique ; Loi de Beer-Lambert.

• représenter les OA s,p,d (taille, direction, surfaces…) • identifier les propriétés de symétrie des OA/OM • appliquer un modèle simple (type Slater) pour déterminer les énergies des OA d’un atome polyélectronique • établir le diagramme d'OM de molécules simples • analyser un diagramme d'OM « quelconque », identifier les OM ? et ? • faire le lien entre un diagramme d'OM et une structure de Lewis • déduire des propriétés physico-chimiques à partir d'un diagramme d'OM : polarité, caractère acide/base de Lewis, spectroscopie et états électroniques • prédire la réactivité électrophile/nucléophile par l’observation de la HO et de la BV

I. Structure électronique des atomes 1. Notions de chimie quantique : approximation de Born-Oppenheimer, équation de Schrödinger et fonctions d'onde électroniques, densité de probabilité, surfaces nodales 2. Orbitales atomiques : atomes hydrogénoïdes et polyélectroniques II. Structure électronique des molécules 1. Construction d'orbitales moléculaires méthode CLOA, application aux diatomiques homo- et hétéro-nucléaires, interactions à 2 et 3 OA, lien avec la théorie de Lewis 2. Méthode des fragments construction du diagramme d'OM de petites molécules, comparaison de géométrie, règle de la HO, séparation des systèmes ? et ?, nucléophilie et électrophilie 3. spectroscopies et dissociations de petites molécules

Connaissances attendues :

• Connaitre la structure du noyau,
• savoir écrire une configuration électronique,
• connaitre les règles de remplissages des OA,
• connaitre les structures de Lewis,

savoir faire un diagramme des niveaux d’énergie des électrons dans les atomes et placer des niveaux d’énergie

Avoir suivi les unités d’enseignements du L1 PCST ou du L1 BCST est conseillé. Connaissances attendues :

• Connaitre la structure du noyau,
• savoir écrire une configuration électronique,
• connaitre les règles de remplissages des OA,
• connaitre les structures de Lewis,

savoir faire un diagramme des niveaux d’énergie des électrons dans les atomes et placer des niveaux d’énergie

Des outils mathématiques seront utiles : coordonnées cartésiennes et sphériques, dérivées partielles, intégrales de fonctions de plusieurs variables, notions d'opérations de symétrie simples (par rapport à un plan surtout), géométrie

• Structure électronique des molécules (tomes 1 et 2), Y. Jean et F. Volatron (Dunod) • Les cours de Paul Arnaud - Chimie Générale (7ème édition du cours de Chimie Physique), P. Arnaud, F. Rouquérol, G. Chambaud, R. Lissillour, A. Boucekkine, R. Bouchet, F. Boulc'h, V. Hornebecq (Dunod) • Chimie physique, P-W Atkins et Julio de Paula (de Boeck) • Traité de Chimie Organique, P. Vollhardt et N. Schore (de Boeck)

Les cours seront magistraux, les travaux dirigés (TD) ainsi que les travaux pratiques (TP) auront lieu en petits groupes. Les TP se dérouleront en salle informatique. Un accompagnement sous forme de petits exercices ou de QCM en ligne sera proposé avant chaque TD et en début de chaque cours pour mettre l’accent sur des points précis. Un TP en autonomie sera proposé pour la visualisation des OA. L’UE sera évaluée grâce à un compte-rendu de TP, un partiel et un examen.

OAV 1 : Identifier le type de réactivité mise en jeu dans une réaction impliquant des molécules organiques. Réactions acide/base, oxydant/réducteur, électrophile/nucléophile.

OAV 2 : Localiser le(s) sites(s) réactif(s) au sein d'une molécule organique et anticiper sa(leurs) réactivité(s) relatives.

OAV 3 : Assimiler et savoir mobiliser les mécanismes fondamentaux des réactions organiques (Partie 1) : Substitutions Nucléophiles (SN1, SN2), b-Éliminations (E1, E2), Addition Nucléophile.

OAV 4 : Appréhender les aspects thermodynamiques et cinétiques des réactions organiques (diagramme énergétique, intermédiaires, états de transition).

OAV 5 : Maitriser la préparation et l'utilisation en synthèse organique des dérivés halogénés, des alcools et des dérivés carbonylés.

Première partie : Réactions de Substitution Nucléophile (SN1, SN2)

• Généralités :

  Un nucléophile, un électrophile... et un groupe partant. Une classe de réactions : deux ordres de cinétiques possibles (rappels de cinétique chimique).

• Réactions de Substitution Nucléophile d'ordre 1 (SN1)

  Cinétique d'ordre 1 et racémisation du centre réactif : mécanisme en deux étapes et un intermédiaire carbocation. Diagramme énergétique d'une SN1 ou comment visualiser les aspects thermodynamiques et cinétiques d'une réaction en deux étapes avec deux états de transition et un intermédiaire.

• Réactions de Substitution Nucléophile d'ordre 2 (SN2)

  Cinétique d'ordre 2 et réaction stéréospecifique : mécanisme en une étape. Diagramme énergétique d'une SN2 : une étape, un état de transition.

• Compétition SN1/SN2 : de l'utilité des diagrammes énergétiques.

Deuxième partie : Réactions de b -Élimination (E1, E2)

• Généralités :

  Un électrophile, un groupe partant... et une base (forte ou faible). Une classe de réactions : deux ordres de cinétiques possibles.

• Réactions de b-Élimination d'ordre 1 (E1)

  Cinétique d'ordre 1 et substrat commun à la SN1 : mécanisme en deux étapes et même intermédiaire carbocation. Diagramme énergétique d'une réaction E1 : deux étapes, deux états de transition, un intermédiaire.

• Réactions de b-Élimination d'ordre 2 (E2)

  Cinétique d'ordre 2 et réaction stéréospecifique : mécanisme en une étape. Diagramme énergétique d'une réaction E2. La réaction E2 : une élimination stéréospécifique anti ; contraintes stéréochimiques et conséquences sur la régiosélectivité.

• Compétition SN1/SN2/E1/E2.

Troisième partie : Réaction d'addition nucléophile sur les dérivés carbonylés

• Dérivés carbonylés : une liaison C=O polarisée.

  Un carbone électrophile et un oxygène basique. Réaction spontanée avec des nucléophiles forts Réaction avec des nucléophiles faibles : de la nécessité d'une activation par un acide.

• Réaction d'addition de nucléophiles forts.

  Hydrures. Carbanions : cyanure, acétylure, organométallique (magnésiens, lithiens et leurs préparations)

• Réaction d'addition de nucléophiles faibles.

  Alcools : réaction d'acétalisation. Amines : formation d'imines (extension aux oximes, hydrazones et hydrazides... notions de chimie click et de bioconjugaison)

• Dérivés carbonylés et équilibre céto-énolique.

Quatrième partie : alcools, dérivés halogénés et dérivés carbonylés en synthèse organique

• Alcools

  Préparations : SN sur dérivé halogénés, addition de nucléophiles forts sur cétone/aldéhydes, à partir d'alcènes (hydratation, hydroboration, dihydroxylation). Utilisation en synthèse organique : préparation de dérivés halogénés, précurseur d'esters sulfoniques (pour SN2), préparation de dérivés carbonylés et d'acides carboxyliques (oxydation), préparation d'esters et d'acétals (notion de stratégie de protection).

• Dérivés halogénés.

  Préparations : à partir d'alcools (vu avant), à partir d'alcènes (addition d'hydracides, addition de Cl2 ou Br2). Utilisation en synthèse organique : substrats de SN (alcoolates, carboxylates, carbanions, azotures...).

• Dérivés carbonylés.

  Préparations à partir : d'alcools (vu avant), d'acétals, d'alcènes (Ozonolyse, KMnO4).

• Utilisation en synthèse organique : précurseurs d'alcools et d'amines (amination réductrice), formation de liaisons C-C et C=C.

Chimie de la L1 parcours BCST ou PCST, Chimie de la L1 Biotechnologie Chimie de la L1 santé

S3

Chimie Organique », N. Rabasso, De Boeck. « Chimie Organique : les grands principes », J. Mc Murry, De Boeck. « Chimie Organique », J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Oxford. « Traité de Chimie Organique », P. Vollhardt et N. Schore, De Boeck. « Chimie Organique : Tout le cours en fiches », J. Maddaluno, V. Bellosta, I. Chataigner, F. Couty, L. Garcia, A. Harrison-Marchand, M.-C. Lasne, C. Lopin-Bon, J. Rouden, Dunod

Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests en ligne). Interrogations en TD, examen final.

OAV 1 : Localiser le(s) sites(s) réactif(s) au sein d'une molécule organique et anticiper sa(leurs) réactivité(s) relatives.

OAV 2 : Assimiler et savoir mobiliser les mécanismes fondamentaux des réactions organiques (Partie 2) : Addition/élimination sur les acides carboxyliques et leurs dérivés, additions électrophiles sur les alcènes, Substitutions électrophiles aromatiques (SEAr).

OAV 3 : Maitriser la préparation et l'utilisation en synthèse organique des acides carboxyliques et de leurs dérivés, des alcènes et des composés aromatiques.

Responsable de l'UE : Sophie Bezzenine Première partie : Synthèse et réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés

• Les acides carboxyliques et leurs dérivés
• Propriétés générales :

  Un carbone électrophile et un oxygène basique. Réaction d'addition-élimination avec des nucléophiles forts : réaction générale et exemples. Réaction avec des nucléophiles faibles : de la nécessité d'une activation par un acide. Réaction générale et exemples Ordre de réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés

• Synthèses et interconversions des acides carboxyliques et de leurs dérivés

  Acides carboxyliques : synthèse, acidité et transformations. Dérivés d'acides carboxyliques : préparation et interconversions.

Deuxième partie : Synthèse et réactivité des alcènes

• Préparation des alcènes :

  Réactions E1 ou E2. Réduction ménagée des alcynes

• Additions électrophiles sur les alcènes :

  Généralités Réactions non stéréospécifiques avec intermédiaire carbocation (addition hydracides, hydratation). Réactions stéréospécifiques anti syn (dibromation, acides hypohalogéneux, iodolactonisation) ou syn (dihydrogénation, dihydroxylation, époxydation, hydoboration/oxydation, coupures oxydantes).

Troisième partie : Synthèse et réactivité des composés aromatiques

• Généralité sur les composés aromatiques et l'aromaticité

  Règles de Hückel. Nomenclatures des composés aomatiques

• Substitutions électrophiles aromatiques :

  Généralités (benzène) : une addition électrophiles suivie d'une réaromatisation Benzènes substitués : influence des substituants sur l'activation, la désactivation et l'orientation des SEAr (stabilités relatives des intermédiaires de Wheland, règles de Holleman

• Quels électrophiles pour les SEAr ?

  Fonctionnalisation du noyau benzénique par des hétéroéléments : Halogénation, Nitration et sulfonation.

Création de liaisons C-C sur un noyau benzénique : Alkylation et acylation (Friedel et Crafts).

Chimie de la L1 parcours BCST ou PCST, Chimie de la L1 Biotechnologie. Chimie de la L2 S3

S4

Chimie Organique », N. Rabasso, De Boeck. « Chimie Organique : les grands principes », J. Mc Murry, De Boeck. « Chimie Organique », J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Oxford. « Traité de Chimie Organique », P. Vollhardt et N. Schore, De Boeck. « Chimie Organique : Tout le cours en fiches », J. Maddaluno, V. Bellosta, I. Chataigner, F. Couty, L. Garcia, A. Harrison-Marchand, M.-C. Lasne, C. Lopin-Bon, J. Rouden, Dunod

Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests en ligne). Interrogations en TD, examen final.

1. Déterminer le caractère irréversible ou non d’une transformation en calculant la création d’entropie 2. Faire le bilan des transferts d’énergie (travail et chaleur) lors d’une réaction chimique complexe pouvant faire intervenir des changements d’état 3. Faire le bilan de la variation d’entropie (associée au désordre) lors d’une réaction chimique complexe pouvant faire intervenir des changements d’état 4. Prédire le sens d’évolution d’un système 5. Construire le diagramme de phases d’un corps pur en utilisant les conditions d’équilibre entre phases 6. Construire et utiliser les diagrammes d’Ellingham pour prévoir la réactivité des métaux et leurs oxydes 7. Formuler la condition d’équilibre d’un système physico-chimique en termes de potentiel chimique (et retrouver la loi d’action de masse)

Cours/TD 1. Compléments sur le second principe de la thermodynamique 1.1. Prévision du caractère réversible / irréversible d’une transformation par le calcul de la création d’entropie 1.2. Calculs d’entropie de changement d’état 2. Autres réactions conventionnelles : réactions de création / dissociation de liaisons, réactions donnant accès à l’enthalpie réticulaire, réactions d’ionisation, réactions donnant accès à l’affinité électronique 2.1. Applications des deux principes 2.2. Calculs des grandeurs thermodynamiques associées notamment via des cycles de Hess complexes pouvant faire intervenir un ou plusieurs changements d’état 2.3. Notion de température de flamme 3. Enthalpie libre 3.1. Identité thermodynamique 3.2. Potentiels thermodynamiques, grandeurs molaires partielles, potentiel chimique 3.3. Critère énergétique d’évolution / d’équilibre, lois de variation de l’enthalpie libre avec la pression et avec la température 3.4. Expression du potentiel chimique dans les cas idéaux (gaz parfaits, liquide, soluté en solution infiniment diluée, solide) 3.5. Relation de Clausius-Clapeyron : équilibre entre phases d’un corps pur 4. Réactions chimiques : applications de l’enthalpie libre et équilibres chimiques 4.1. Applications de l’enthalpie libre aux réactions chimiques : condition nécessaire pour une réaction se fasse, prévision des réactions à température constante, diagrammes d’Ellingham, condition d’équilibre 4.2. Description des équilibres homogènes et hétérogènes à l’aide de la constante d’équilibre, prévision du sens d’évolution spontanée d’un mélange à l’aide du quotient de réaction 4.3. Déplacement d’équilibres : règle des phases, lois de déplacement des équilibres

1. UE Transformations et propriétés de la matière L1 S2 BCST 2. UE Mathématiques L1 S1 BCST

1. Thermodynamique et équilibres chimiques par Alain Gruger aux éditions Dunod 2. Thermodynamique dans la collection les nouveaux précis Bréal par Jean-Louis Queyrel aux éditions Bréal 3. Thermodynamique et cinétique chimiques, équilibres chimiques en solution aqueuse dans la collection les nouveaux précis Bréal par Jacques Mesplède aux éditions Bréal 4. Thermodynamique par Hubert Lumbroso aux éditions Ediscience International

Cours, TD en présentiel. Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Exercices complémentaires proposés sous diverses formes (polycopiés, WIMS et/ou e-campus). Partiel et examen.

1. Identifier le type de réaction en solution aqueuse à l’aide des données thermodynamiques.

Connaître les différents types de réaction en solution aqueuse. Savoir équilibrer les équations de réactions chimiques en solution.

2. Définir le sens d’évolution spontanée et l’état d’équilibre d’un système siège d’une réaction chimique.

Poser et vérifier les hypothèses simplificatrices dans le but d’établir la composition d’une solution aqueuse à l’équilibre. Prévoir l’état final d’une réaction à l’aide des données thermodynamiques.

3. Définir la composition chimique d’une solution aqueuse en fonction d’un paramètre du système.

Exploiter et établir un diagramme de prédominance, d’existence ou de distribution de différentes espèces en solution.

4. Relier la composition d’une pile à la différence de potentiel à ses bornes.

Calculer le potentiel d’électrode à l’équilibre. Connaître les éléments constitutifs d'une pile. Construire une pile et identifier son fonctionnement.

5. Réaliser et analyser de manière critique un dosage en solution aqueuse en utilisant plusieurs méthodes.

Repérer l’équivalence par différentes méthodes. Exploiter les résultats expérimentaux pour déterminer la concentration d’une espèce dosée. Identifier et analyser les sources d’erreur, évaluer la précision d’un dosage. Comparer la pertinence relative d’une méthode de suivi d’un dosage. Réaliser un étalonnage. Suivre les règles d'hygiène et de sécurité. Connaitre et savoir utiliser le matériel de base du laboratoire chimique.

6. Savoir retrouver une grandeur thermodynamique à partir d’un dosage en solution aqueuse.

Exploiter une courbe de dosage pour déterminer une valeur expérimentale d’une constante thermodynamique. Modéliser une courbe de dosage dans un cas simple.

1. Rappels : transformation de la matière et thermochimie (solution aqueuse, réactions en solution, activité chimique d’une espèce, état d’équilibre, constante d'équilibre, enthalpie libre de réaction, sens d’évolution spontanée d’une réaction chimique, théorie acide-base selon Brønsted-Lowry, constante d’acidité et force relative des acides et des bases).

2. Détermination de l’état d’équilibre d’une solution aqueuse : méthode de la réaction prépondérante.

3. Equilibres acide-base : calcul de pH dans des cas simples (acides forts, acides faibles, bases fortes, bases faibles, polyacides, polybases, ampholytes), diagramme de prédominance et de distribution des espèces en fonction du pH, solutions tampons.

4. Equilibres de complexation : notions de base (complexe, ligand), nomenclature, constantes de formation et de dissociation, équilibres successifs, diagrammes de prédominance, prévision du sens d’échange de ligand ou de centre métallique, rôle acido-basique.

5. Équilibres de précipitation-dissolution : notion de solubilité d’un composé ionique, produit de solubilité, solubilité et stœchiométrie des sels, condition de précipitation, domaine d'existence d'un solide, facteurs influençant la solubilité d'une espèce (effet d'ion commun, pH, complexation), précipitation sélective des cations métalliques en solution aqueuse.

6. Équilibres d’oxydoréduction : degré d'oxydation, couple redox, réaction d’oxydoréduction (équilibrer une équation de réaction redox par la méthode des demi-réactions, calculer une constante d’équilibre, prévoir le sens d’une réaction redox), notion d’une cellule électrochimique (circuit ouvert, mode galvanique et régime d’électrolyse), fonctionnement d’une pile (pile Daniell), différents types d’électrode, potentiel d’oxydoréduction, approche empirique de la relation de Nernst, force électromotrice d’une pile et enthalpie libre de réaction, facteurs influençant le potentiel redox (précipitation, complexation, pH), potentiel standard apparent, introduction aux diagrammes potentiel – pH.

7. Analyse en solution aqueuse : diverses méthodes de dosage (direct, en retour, par étalonnage), équilibres chimiques et dosages (acide/base, redox, complexométrique, par précipitation), relation à l’équivalence, détection de l’équivalence (colorimétrie, conductimétrie, potentiométrie), choix d’un indicateur coloré, dosages simultanés et successifs, estimation de l’incertitude de la mesure lors d'un dosage.

L1 BCST (S2) : Transformation et propriétés de la matière L2 (S3) : Thermochimie : spontanéité et équilibres

1. Chimie analytique. D. A. Skoog, D. M. West, F. J. Holler. Traduction et révision scientifique de la 7ème édition américaine par C. Buess-Herman, J. Dauchot-Weymeers et F. Dumont. De Boeck, 2006. 2. Chimie physique. P. W. Atkins, J. De Paula. Traduction de la 9ème édition américaine par J. Toullec. De Boeck, 2013. 3. Chimie Tout-En-Un MPSI-PTSI. B. Fosset. Collection : j'intègre tout-en-un. Dunod, 2004. 4. Exos Résolus - Prépas Chimie PCSI. J. Calafell, B Champin, B. Durand, D. Nogue, J.-B. Rote, D. Vivares. Hachette Éducation, 2015. 5. De l’oxydoréduction à l’électrochimie. Y. Verchier, F. Lemaître. Ellipses, 2006. Tout autre ouvrage de niveau Licence sur le programme détaillé ci-dessus.

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, exercices WIMS).

-Savoir décrire et représenter les orbitales d -Savoir décrire les ligands (denticité/hapticité) en se basant sur la structure de Lewis et la règle de l’octet. - Savoir déterminer à partir de la coordinence et d’une représentation de CRAM la géométrie d’un complexe. Différencier et nommer (isomérie, nomenclature) des complexes - Savoir déterminer la configuration électronique du métal dans un complexe : le degré d’oxydation , la configuration dn et calculer le nombre total d’électrons de valence du complexe en utilisant le modèle covalent et ionique du décompte électronique.) - Savoir expliquer la structure électronique au sein des complexes moléculaires par la : *Théorie du champ cristallin *construction de diagramme d’OM en utilisant la méthode de fragmentation (interaction sigma) - Savoir expliquer l’effet chélate en utilisant les notions de thermodynamique - Savoir relier quelques propriétés physiques (magnétisme, absorption optique, catalyse) à la structure électronique

• Description du métal : orbitales d
• Description des ligands, : denticité, hapticité
• Géométrie, isoméries des complexes
• Nomenclature
• Décomptes électroniques : modèles ionique et covalent
• Structure électronique des complexes : théorie du champ cristallin
• Structure électronique des complexes : Modèle des orbitales moléculaires (avec méthode des fragmentations) dans le cas des interactions sigma
• Série spectrochimique des ligands et du métal
• Stabilisation des complexes polydentes (effet chélate…)

Programme de L1/L2 en atomistique, thermodynamique, chimie des solutions.

- Structure électronique des molécules, Y. Jean F. Volatron (pour revoir les bases) edition Dunod - Les orbitales moléculaires dans les complexes: cours et exercices corrigés Yves Jean, les editions de Polytechnique. - Shriver & Atkins' inorganic chemistry P W Atkins; Duward F Shriver 5th edition - Version française : Chimie Inorganique, A. Pousse editions De Boeck Supérieur

Compétences à acquérir

À l’issue de cet enseignement, les étudiants seront en mesure de : OAV1. Intégrer le mécanisme de réplication de l’ADN chez les procaryotes, restituer l’enchainement des étapes à l’échelle de la cellule en associant réplication et division cellulaire. OAV2. Définir quelques types de lésions de l'ADN, distinguer lésion et mutation, décrire le polymorphisme présent au sein d’une population. OAV 3. Intégrer les notions de base de la génétique mendélienne : il/elle devra être capable de décrire les étapes de mitose et de méiose, résoudre un problème de génétique en prédisant le devenir d'un et de deux couples d'allèles à travers la reproduction sexuée ; calculer la distance génétique entre deux sites mutés ; en prédisant le devenir d’un allèle lors de la parasexualité bactérienne : transformation, conjugaison. OAV 4. Analyser cribles génétiques et tests de complémentation fonctionnelle pour identifier le ou les gènes impliqué(s) dans un processus biologique (analyse de mutants). OAV5. Décrire et de distinguer les différentes étapes de la transcription (initiation, élongation et terminaison) chez les procaryotes et les eucaryotes, ainsi que les différents mécanismes de régulation transcriptionnelle et/ou post-transcriptionnelle en incluant ceux impliqués dans l’initiation de la transcription, la stabilité des ARNm et l’épissage. OAV6. Décrire les mécanismes impliqués dans les différentes étapes de la traduction (initiation, élongation et terminaison). OAV7. Décrire la structure des gènes et des génomes chez les eucaryotes et chez les procaryotes. OAV8. Décrire les effets des mutations lorsqu’elles sont positionnées sur le promoteur des gènes ou ses séquences de régulation localisées en cis, dans la séquence codante, à la jonction intron-exon et da ns les régions intergéniques. OAV9. Décrire les techniques expérimentales de biologie moléculaire (but, principe, limites et contrôles), d’appliquer la démarche scientifique : analyser et interpréter les résultats expérimentaux, formuler à partir de ces données des conclusions ou des hypothèses. OAV10. Mettre en œuvre un protocole expérimental incluant des approches génétiques, de biologie moléculaire et de microbiologie en respectant les règles de sécurité en laboratoire. OAV11. Calculer le titre d’une culture bactérienne, déterminer un pourcentage de survie et une fréquence de mutants, réaliser et analyser des tests génétiques (dominance/récessivité et complémentation fonctionnelle) chez la levure. Réaliser une expérience de PCR incluant le design des amorces. Caractériser des mutations par comparaison de séquences d’ADN.

Description du contenu de l'enseignement

Le contenu réparti dans deux UEs sur les 2 semestres GBM1 (L2S3) et GBM2 (L2S4) vise à permettre aux étudiants 1) d’intégrer les connaissances actuelles sur les mécanismes de transmission de l’information génétique tant par des approches génétiques que par des approches de biologie moléculaire, à la fois chez les procaryotes et les eucaryotes ; 2) d’intégrer les principaux concepts qui président à la stabilité et l’évolution des génomes ; 3) d’intégrer les différentes techniques de biologie moléculaire ainsi que les approches génétiques mises en œuvre pour étudier l’ensemble de ces mécanismes.

Pré-requis obligatoires

Pré-requis : Bases de biologie moléculaire et de génétique de L1 (réplication, transcription, traduction, mitose et méiose). Bases de la démarche scientifique et techniques expérimentales vues en L1.

Pré-requis recommandés

Semestre 1 (L2S3)

Compétences à acquérir

OAV1. Décrire la structure des protéines à différents niveaux (primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire) en s’appuyant sur les propriétés de la liaison peptidique et des chaînes latérales des acides aminés. OAV2. Décrire les principes des méthodes utilisées pour comparer les séquences et les structures des protéines. Expliciter les conséquences des liens évolutifs. OAV3. Décrire la succession des étapes nécessaire à l'obtention d'une protéine recombinante. OAV4. Décrire les méthodes usuelles de purification préparative des protéines. OAV5. Connaitre les principales méthodes d'analyse des protéines (SDS PAGE, western blot, séquençage). Interpréter les résultats d'expériences simples. OAV6. Formuler et discuter les principes de bases de la Bioénergétique cellulaire. OAV7. Reconnaitre, décrire et représenter les sucres simples et les principaux polysaccharides de réserve et de structure. OAV8. Nommer, définir et exposer les voies métaboliques impliquées dans la synthèse de ATP cellulaire à partir de l’oxydation des sucres et des lipides simples. OAV9. Décrire, représenter, expliquer et exposer l'ensemble des éléments impliqués dans le processus de phosphorylation oxydative.

Description du contenu de l'enseignement

L’objectif général du cours est de donner une base bien établie en Biochimie des protéines et Métabolisme énergétique . Pour la première partie, le but sera d’acquérir des connaissances précises sur ce que sont les protéines et leur importance en biologie. Le cours décrit, de façon précise, les différents niveaux de leur organisation structurale avec l’idée d’unifier l’extraordinaire diversité des organisations macromoléculaires rencontrée en biologie par la combinaison de quelques principes sous-jacents. Dans la seconde partie de cet enseignement, le but sera de comprendre les principes qui régissent les conversions d’énergie dans la cellule. En particulier, le cours se focalisera sur les mécanismes permettant à des organismes hétérotrophes d’oxyder les nutriments pour assurer la synthèse d’ATP. Les travaux dirigés sont conçus pour apprendre aux étudiants à savoir regarder et se repérer dans une structure de protéine, y compris en utilisant des outils de bioinformatique structurale, et également à manipuler les concepts acquis sur les propriétés physico-chimique des protéines grâce à des exercices concrets. Ils leur permettront également de manipuler les concepts acquis sur les conversions d’énergie grâce à des exercices concrets. L'esprit de cette unité d'enseignement est de se focaliser sur un éventail restreint de questions, choisies parce qu'elles sont une base utile à l'ensemble de la Biologie, mais de les couvrir avec une certaine exigence.

Pré-requis obligatoires

Pas de pré-requis

Pré-requis recommandés

Semestre 1 (L2S3)

Bibliographie, lectures recommandées

- "Principes de Biochimie" de Lehninger - "Biochimie" de Stryer, Berg et Tymoczko

Modalités d'organisation et de suivi

Deux cours par semaine de 1h30 en Amphi : 1 sur les protéines et l'autre sur le métabolisme énergétique. 11 TD de 2h permettront d'approfondir les notions vues en cours et parfois d'aller plus loin dans certains domaines. Un partiel est organisé en milieu de semestre (QCM) et un examen final a lieu généralement avant les vacances de Noel.

Compétences à acquérir

OAV1. Énumérer et définir les régimes de reproduction et les pressions évolutives. OAV2. Préciser les effets des régimes de reproduction et des pressions évolutives sur la structure génétique des populations. OAV3. Définir l’écologie en tant que discipline scientifique et son domaine d’étude. OAV4. Discuter la dynamique temporelle des écosystèmes. OAV5. Appliquer la démarche scientifique aux questions de génétique des populations et d’écologie.

Description du contenu de l'enseignement

Cours (9h= 6*1.5h) Partie Écologie : 3 séances de 1h30

• Introduction à l’écologie
• Écosystème et communautés
• Impacts des changements globaux anthropiques sur les écosystèmes

Partie Génétique des populations : 3 séances de 1h30

• Introduction à la génétique des populations
• Calcul des fréquences, panmixie et modèle de Hardy-Weinberg
• Évolution des populations : pressions évolutives et régime de reproduction

TD (10h) Partie Génétique des populations : 4 heures

• Calcul des fréquences alléliques dans une population en équilibre dans le modèle d’Hardy-Weinberg et relation avec le régime de reproduction
• Calcul des fréquences alléliques et relation avec les forces évolutives

Partie Écologie : 3 heures

• Interactions entre espèces et conséquence des perturbations d’une espèce sur la communauté d’espèces
• Fonctionnement des écosystèmes et conséquences des perturbations anthropiques

Partie Génétique des populations et Écologie : 3 heures

• Fragmentation de l’habitat et conséquences sur la structure génétique des populations
• Introduction d’espèces envahissantes, conséquences sur la variabilité génétique au moment de la fondation des populations et sélection naturelle dans le nouvel environnement

TP (6h= 2h + 4h)

• Génétique des populations, séance de 2h : simulation sur ordinateur de l’effet des forces évolutives (dérive et sélection)
• Écologie, séance de 4h : découverte d’écosystèmes sur le campus d’Orsay, description des principaux constituants et de leurs interactions-structuration dans l’espace

Pré-requis obligatoires

• Définir les notions de base de la génétique mendélienne : gène, allèle, locus, polymorphisme, transmission d’un couple d’allèles chez des organismes haploïdes et diploïdes.
• Définir les notions d’espèce et de population. Définir la notion d’évolution et les pressions évolutives : sélection naturelle, dérive génétique et mutations.

Pré-requis recommandés

Semestre 2 (L2S3)

Bibliographie, lectures recommandées

Génétique Moléculaire et Evolutive, M Harry, Ed. Maloine Génétique des populations, J-L Serre, Ed. Dunod Mini Manuel d'écologie, C Tirard, R Barbault, L Abbadie, N Loeuille, Ed. Dunod Ecologie, R Ricklefs, G Miller, Ed. De Boeck

Modalités d'organisation et de suivi

• Le chapitre Écologie est abordé avant le chapitre génétique des populations.
• Pour les deux chapitres, des exercices en ligne sur la plateforme WIMS sont disponibles pour les étudiants. L’acquisition des notions sera évaluée par un examen en ligne sur un tirage aléatoire des exercices mentionnés ci-dessus. La note sera intégrée au contrôle continu.
• Les deux chapitres sont aussi évalués en contrôle continu par des comptes rendus de Travaux Pratiques. Ces derniers sont corrigés par l’enseignant et rendus à la séance suivante.
• Une épreuve finale sur les deux chapitres aura lieu à la fin du semestre.

Compétences à acquérir

À l’issue de cet enseignement, les étudiants seront en mesure de : OAV1. Intégrer le mécanisme de réplication de l’ADN chez les procaryotes, restituer l’enchainement des étapes à l’échelle de la cellule en associant réplication et division cellulaire. OAV2. Définir quelques types de lésions de l'ADN, de distinguer lésion et mutation, décrire le polymorphisme présent au sein d’une population. OAV3. Intégrer les notions de base de la génétique mendélienne : il/elle devra être capable de décrire les étapes de mitose et de méiose, résoudre un problème de génétique en prédisant le devenir d'un et de deux couples d'allèles à travers la reproduction sexuée ; calculer la distance génétique entre deux sites mutés ; en prédisant le devenir d’un allèle lors de la parasexualité bactérienne : transformation, conjugaison. OAV4. Analyser cribles génétiques et test de complémentation fonctionnelle pour identifier le ou les gènes impliqué(s) dans un processus biologique (analyse de mutants). OAV5. Décrire et distinguer les différentes étapes de la transcription (initiation, élongation et terminaison) chez les procaryotes et les eucaryotes, ainsi que les différents mécanismes de régulation transcriptionnelle et/ou post-transcriptionnelle en incluant ceux impliqués dans l’initiation de la transcription, la stabilité des ARNm et l’épissage. OAV6. Décrire les mécanismes impliqués dans les différentes étapes de la traduction (initiation, élongation et terminaison). OAV7. Décrire la structure des gènes et des génomes chez les eucaryotes et chez les procaryotes. OAV8. Décrire les effets des mutations lorsqu’elles sont positionnées sur le promoteur des gènes ou ses séquences de régulation localisées en cis, dans la séquence codante, à la jonction intron-exon et dans les régions intergéniques. OAV9. Décrire les techniques expérimentales de biologie moléculaire (but, principe, limites et contrôles), appliquer la démarche scientifique: analyser et interpréter les résultats expérimentaux, formuler à partir de ces données des conclusions ou des hypothèses. OAV10. Mettre en œuvre un protocole expérimental incluant des approches génétiques, de biologie moléculaire et de microbiologie en respectant les règles de sécurité en laboratoire. OAV11. Calculer le titre d’une culture bactérienne, déterminer un pourcentage de survie et une fréquence de mutants, réaliser et analyser des tests génétiques (dominance/récessivité et complémentation fonctionnelle) chez la levure. Réaliser une expérience de PCR incluant le design des amorces. Caractériser des mutations par comparaison de séquences d’ADN.

Description du contenu de l'enseignement

Le contenu réparti dans deux UEs sur les 2 semestres GBM1 (L2S3) et GBM2 (L2S4) vise à permettre aux étudiants 1) d’intégrer les connaissances actuelles sur les mécanismes de transmission de l’information génétique tant par des approches génétiques que par des approches de biologie moléculaire, à la fois chez les procaryotes et les eucaryotes ; 2) d’intégrer les principaux concepts qui président à la stabilité et l’évolution des génomes ; 3) d’intégrer les différentes techniques de biologie moléculaire ainsi que les approches génétiques mises en œuvre pour étudier l’ensemble de ces mécanismes.

Pré-requis obligatoires

Bases de biologie moléculaire et de génétique de L1: réplication, transcription, traduction, mitose et méiose. Bases de la démarche scientifique, techniques expérimentales vues en L1.

Pré-requis recommandés

Semestre 2 (L2S4)

OAV1. Décrire l’organisation des cellules eucaryotes et leur environnement cellulaire

Il s’agit ici que l’étudiant (i) approfondisse les notions vues en L1 sur les organites intracellulaires et le cytosquelette et (ii) sache décrire et illustrer la structure de la matrice extracellulaire, les interactions cellules/matrice et les caractéristiques de la paroi des végétaux.

OAV2. Schématiser les différents modes de communication intercellulaire et leur impact sur l’activité biochimique, sur l’expression génique et sur l’organisation de la cellule cible (cytosquelette en particulier).

Il s’agit ici que l’étudiant soit capable de décrire les bases de la communication cellulaire (signal, récepteur membranaire, cascade intracellulaire, réponse biochimiques ou modification d’une combinatoire de facteurs de transcription spécifiques). Ces bases sont préalables à l’étude des comportements cellulaires in vivo (OAV6). Il n’est pas demandé de retenir la structure de voies de signalisation classiques ni de connaître les grandes familles de facteurs de transcription spécifiques.

OAV3. Décrire et schématiser les comportements cellulaires fondamentaux

Il s’agit ici que l’étudiant soit capable de décrire les comportements cellulaires universels qui sous-tendent le développement des organismes pluricellulaires : la division cellulaire (et l’influence de ses modalités sur le devenir des cellules), les étapes d’une voie de différenciation, l’expansion d’une cellule végétale, la transition épithélio-mésenchymateuse et la migration d’une cellule animale. D’un point de vue mécanistique, un focus est fait sur le rôle du cytosquelette au cours de la mitose animale et végétale et sur la régulation du cycle cellulaire (limité à la régulation de l’entrée en phase S). On introduit aussi la notion de programme génétique de différenciation.

OAV4. Décrire la formation/organisation et le devenir d’un nombre limité de structures embryonnaires ou post-embryonnaires

On souhaite ici que l’étudiant acquiert le vocabulaire de base préalable à la description de phénotypes in vivo et qu’il se familiarise avec les systèmes développementaux dans lesquels les processus cellulaires du développement seront étudiés. Il s’agit d’être capable de décrire un nombre limité de structures embryonnaires/post-embryonnaires (l’embryon d’angiosperme et le fonctionnement des méristèmes apicaux pour le développement végétal ; le développement précoce, les crêtes neurales et les somites pour le développement animal qui sera limité à des modèles vertébrés). L’étudiant doit aussi être capable de situer ces structures dans l’espace et le temps et de citer leur devenir.

OAV5 (transversal). Savoir décrire et/ou mettre en œuvre différentes techniques d’analyse couramment utilisées en Biologie cellulaire et Développement

L’enjeu ici est que l’étudiant soit capable de décrire, sans rentrer dans les détails moléculaires, le principe des techniques/outils d’analyse couramment utilisés en Biologie cellulaire et Développement. D’un point de vue pratique, l’étudiant apprendra à réaliser une immunofluorescence, manipuler les fonctions de base d’un logiciel de traitement d’image (IMAGEJ) et réaliser un montage.

OAV6 (transversal). Analyser des expériences in vitro ou in vivo et modéliser une procédure ou un résultat

Le but ici est que l’étudiant soit capable, sur la base des connaissances théoriques et techniques acquises (OAV 1 à 5), d’interpréter un panel d’expériences (au niveau cellulaire ou au niveau de l’organisme) ayant trait à un nombre limité de systèmes développementaux. Il lui est demandé de savoir décrire un phénotype, comparer contrôle et situation expérimentale et conclure sur la question biologique traitée. Si une modélisation du résultat est demandée, l’étudiant sera guidé pas à pas dans sa réalisation (par exemple via des schémas à compléter).

Objectifs : Cette UE pluridisciplinaire vise à former les étudiants dans les disciplines intégratives que sont la biologie cellulaire et la biologie du développement. Sur le plan théorique, les thèmes traités permettront d’illustrer : (i) La façon dont les comportements cellulaires universels (division, différenciation, croissance/élongation + migration chez les animaux) façonnent l’organisme en développement au cours du temps et dans les 3 dimensions de l’espace. (ii) Les spécificités du développement végétal (stratégie d'adaptation à l'environnement et à ses contraintes). (iii) L’importance de la communication et des interactions entre cellules/tissus pour le développement harmonieux de l'organisme.

Programme : Les cours magistraux (20h) aborderont dans un premier temps la dynamique des cellules animales et végétales dans leurs aspects fondamentaux. Les points traités incluent la cellule dans son environnement tissulaire (interaction cellules/cellules et cellules/matrice), une introduction à la signalisation cellulaire et l’étude des processus de division, différenciation et migration cellulaires. Ces apprentissages seront ensuite exploités dans le contexte de l’organisme animal ou végétal en développement dans le but d’illustrer comment prolifération, spécialisation cellulaire, changements de forme, croissance, processus migratoires (chez les animaux) et communications intercellulaires contribuent à façonner le futur individu. Une ouverture sera faite sur les pathologies associées à ces processus et la biologie des cellules souches. Les travaux dirigés (15h) seront consacrés à observer, se questionner et mettre en œuvre les bases de la démarche scientifique. Un accent particulier sera mis sur la méthodologie de l’analyse de documents, la schématisation et la modélisation de résultats. Les travaux pratiques (10h) permettront une initiation à la technique d’immunofluorescence et à la manipulation des fonctions de base d’un logiciel d’imagerie (ImageJ).

Programme de L1 :

• Notion de cellules et d'homéostasie cellulaire
• Composition, fonction et interactions des différents compartiments cellulaires
• Cytosquelette et mitose
• Développement embryonnaire précoce du Xénope
• Organisation d’une plante à fleurs et développement primaire

Programme de L2S3 (UE GBM et Biochimie) :

• Expression de l’information génétique
• Structure du gène eucaryote
• Structure des protéines à différents niveaux
• Techniques expérimentales de biologie moléculaire

Semestre 2 (L2S4)

Biologie moléculaire de la cellule. H. Lodish. Biologie moléculaire de la cellule. B. Alberts, et al. Biologie du développement: Les grands principes. L.Wolpert et al. Biologie Végétale Croissance et Développement. J.F. Morot-Gaudry, R. Prat & I. Bohn-Courseau

L’UE bénéficie d’une plateforme en ligne sur le site eCampus, regroupant des synthèses rédigées reprenant les thèmes majeurs abordés en cours et des quizz d’auto-évaluation.

OAV1. Décrire les différentes entités étudiées en microbiologie (archées, bactéries, eucaryotes, virus) et comprendre l’ abondance et la diversité des microorganismes dans les écosystèmes humains, animaux, végétaux ou environnementaux.

OAV2. Discuter de l’importance des microorganismes dans les cycles de la matière, et des enjeux autour de leurs utilisations pour la production durable de composés d’intérêt.

OAV3. Discuter des différents types d’ interactions des microorganismes rencontrées au sein de communautés microbiennes (biofilms, microbiotes), et avec un hôte.

OAV4. Intégrer l’exemple du microbiote intestinal et de son rôle essentiel en santé humaine.

OAV5. Distinguer les différentes stratégies de lutte contre les microorganismes (mode d’action de certaines familles d’ antibiotiques, vaccination, phagothérapie, nouvelles alternatives envisagées), et discuter de l’émergence préoccupante de modes de résistance aux agents antimicrobiens.

OAV6. Analyser des documents publiés. Illustrer sous forme de poster les informations importantes à retenir et les communiquer à l'oral devant un public.

Invisibles à l’œil nu, les microorganismes et les virus sont les entités biologiques les plus abondantes et diversifiées de notre planète, et ils jouent un rôle essentiel dans l’équilibre des écosystèmes. Ils sont des acteurs clés dans l’apparition et l’évolution de la vie sur Terre et participent notamment à tous les cycles biogéochimiques. Plus souvent bénéfiques que pathogènes, les microorganismes ont un impact considérable, longtemps sous-estimé, sur notre vie quotidienne. Certains contribuent à notre ‘bonne’ santé en formant un microbiote qui aide, entre autre, à la digestion des aliments, et protège d’autres germes capables de provoquer des maladies parfois sévères. Les microorganismes sont également utilisés en industrie agroalimentaire dans la production d’aliments et boissons fermentés (par ex., yaourt, pain, vin), dans le traitement des eaux usées et dans la production de composés d’intérêt (par ex., biocarburants, antibiotiques). Pour autant, certains d’entre eux constituent également des menaces graves pour la santé en étant responsables d’épidémies voire de pandémies. La connaissance et la gestion du monde microbien, ainsi que l’exploitation de ses potentialités, constituent donc des enjeux majeurs pour nos sociétés que ce soit en termes de santé, bien-être, agriculture, alimentation, environnement et développement durable. De la diversité du métabolisme microbien à celle des interactions au sein des écosystèmes, des stratégies antimicrobiennes à l’émergence de résistances, cet enseignement forme les étudiants à la compréhension des enjeux scientifiques et sociétaux actuels en Microbiologie.

Semestre 2 (L2S4)

Enseignement intégré sous la forme de cours magistraux et de TD, organisés autour de grands champs thématiques de la Microbiologie en Santé et Environnement.

Attendus de l'UE Langue-Anglais2 : Niveau B1 minimum dans les 5 compétences linguistiques

ANGLAIS GÉNÉRAL. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais1 : on prolongera notamment le travail sur la prononciation ainsi que l'approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) à partir de thèmes choisis tels que Science et Technologie, Médias et Réseaux sociaux. L'interaction se fait à travers des documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur une problématique et un scénario de communication et/ou dans la cadre d'un projet tout au long du semestre. La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours. Le travail se fera par groupes de niveau.

OAV1. Identifier une variable aléatoire dans un problème de biologie et proposer une modélisation en identifiant notamment la nature de la variable. OAV2. Formuler les étapes des tests statistiques. OAV3. Réaliser un test du chi-deux portant sur une/plusieurs variables aléatoires qualitatives. OAV4. Réaliser un test de conformité portant sur une variable aléatoire quantitative gaussienne. OAV5. Choisir le test statistique approprié à l’analyse des données parmi les tests vus en cours (test du chideux de conformité et d’indépendance, tests de conformié sur la moyenne (Student ou approximation gaussienne).

Lois usuelles et principe des tests statistiques Tests statistiques suivants :

• Test de conformité gaussien
• Test binomial
• Test de Student
• Test du Chi2 : conformité et homogénéité/indépendance

L1 biologie UE de mathématiques de L1 (Calculus )

Semestre 1 (L2S3)

Tous les cours magistraux (4*2h CM) ont lieu sur un rythme soutenu en début de semestre (fin de semaine 36 et semaine 37). Les semaines suivantes ont lieu 4 séances de TD pour un total de 14 heures. Un de ces TDs est dirigé par un biologiste afin d'appliquer les tests sur des exemples rencontrés en biologie. Ensuite, tout au long du semestre, des devoirs wims de mathématiques et de biomathématiques ainsi qu'un DM personnalisé sont donnés aux étudiants. Ces travaux comptent pour évaluation dans le cadre du contrôle continu. Ainsi, les étudiants intègrent progressivement par du travail personnel les notions statistiques vues en cours et développées en TDs. En semaine 47 a alors lieu un TD de 3 heures, entièrement dirigé par les biologistes, conçu comme un TD "projet", au cours duquel les étudiants répartis en petits groupes traitent chacun une partie d'une problématique biologique (par exemple : interactions fourmis, chenilles, lierre sur un figuier). Puis l'examen écrit de décembre avec 2 sujets (1 sujet de mathématiques et 1 sujet de biomathématiques) conclut le semestre.

Cette unité d’enseignement transversale vise à donner à tout étudiant de 1er cycle de l’université Paris Saclay des notions de bases sur les enjeux de la transition écologique à mener dans les décennies à venir pour dépasser les grandes crises environnementales, notamment concernant le changement climatique et l’érosion de la biodiversité. Cette UE est disponible sous forme de ressources numériques avec une partie de présentiel :

• l’équivalent de 18h de cours/td sous forme de ressources numériques (vidéos, ppt, pdf,…)
• 2 fois 1h30 d’amphi débat retransmis en streaming sur un thème
• 2 fois 1h30 de TD sur un thème

Le plan est le suivant : I- Causes anthropiques des changements globaux : évolution de la place de l'être humain dans la nature II- Erosion de la biodiversité et changement climatique III- Comment répondre aux changements globaux : adaptation et actions

Aucun prérequis particulier, cette UE est accessible à tout étudiant de 1e cycle de l’université Paris Saclay

Compétences à acquérir

OAV1. Savoir s’exprimer à l’oral en anglais sur des thématiques scientifiques. L’objectif ici n’est pas de bien connaître la grammaire ou d’avoir un bon accent, mais de pouvoir communiquer avec d’autres personnes (anglophones ou non-anglophones) pour parler de science en utilisant l’anglais, sans être inhibé par son niveau. Pour s’entraîner l’étudiant pourra par exemple se présenter devant les autres, participer à des discussions, des débats, des présentations d’articles scientifiques, enrichir son vocabulaire dans la description des résultats scientifiques. OAV2. Rédiger un résumé scientifique à partir d’un article scientifique. L’étudiant devra pour cela appliquer une méthode consistant à reprendre de manière très concise les différentes parties qui composent classiquement un article scientifique, à savoir : introduction, matériel et méthode, résultats et discussion. OAV3. Préparer un exposé et le présenter devant la classe sur un sujet de science et société. Les étudiants devront faire des recherches bibliographiques en groupe pour présenter différents aspects d’une thématique scientifique ayant des enjeux sociétaux en utilisant un diaporama. Ils devront présenter leur diaporama en anglais et répondre aux questions posées par l’audience composée des étudiants et de l’enseignant. Un débat pourra être alors engagé. OAV4. Réaliser et présenter un poster devant la classe, à partir d’un article scientifique. Les étudiants devront faire une recherche bibliographique pour trouver un article scientifique en lien avec le sujet science et société qu’ils ont présenté à l’oral. Ils devront en extraire deux ou trois figures dont ils se serviront comme base pour réaliser un poster comme s’ils étaient à un congrès scientifique. Ils devront prése nter leur poster en anglais en quelques minutes et répondre aux questions posées par l’audience composée des étudiants et de l’enseignant. OAV5. S’initier à l’évaluation par les pairs. Pour cela, l’étudiant disposera de fiches avec des critères précis (reprenant les consignes qui lui ont été transmises) lui permettant d’évaluer les posters et/ou les présentations orales de ses camarades afin de développer son attention, son regard critique, de donner un retour bienveillant et constructif sur les forces/aspects positifs des présentations et des posters, et de proposer des pistes d’amélioration.

Description du contenu de l'enseignement

Cette UE est une initiation à la communication scientifique en anglais. À travers différentes activités, les étudiants vont apprendre à manipuler les outils principaux de communication scientifique en anglais, tels que la compréhension d'articles scientifiques, l'écriture d'un résumé scientifique, la préparation d'un poster ou encore d'une présentation orale, comme s'ils étaient à un congrès international. L'UE vise également à rassurer les étudiants et les pousser à utiliser l'anglais pour échanger avec d'autres personnes autour de thèmes scientifiques, même si leur niveau d'anglais n'est pas très élevé.

Pré-requis recommandés

Semestre 2 (L2S4)

Modalités d'organisation et de suivi

1. Ecrire des vitesses de réaction 2. Décrire l’évolution temporelle d’un système en réaction chimique dans le cadre d’une réaction d’ordre 0, 1 ou 2 3. Déterminer les caractéristiques cinétiques (ordre et constante de vitesse de réactions) à partir de données expérimentales temporelles 4. Appliquer la loi d’Arrhénius pour déterminer l’énergie d’activation d’une réaction à partir de données expérimentales 5. Schématiser le profil énergétique d’un acte élémentaire 6. Ecrire les lois de vitesse dans le cas de mécanismes réactionnels simples 7. Ecrire les lois de vitesse dans le cas de mécanismes complexes 8. Manipuler les lois de vitesse pour déterminer l’évolution des quantités de matière 9. Valider ou invalider une loi de vitesse pour un mécanisme complexe à partir de données expérimentales 10. Identifier le type de catalyse homogène, enzymatique ou hétérogène 11. Etablir la loi d’évolution des quantités de matière dans le cas d’une cinétique enzymatique de Michaelis-Menten et en manipulant les isothermes de Langmuir pour les catalyses hétérogènes

Cours/TD 1. Cinétique formelle 1.1. Définition d’une vitesse de réaction, loi de vitesse et facteurs déterminants 1.2. Réactions simples, d’ordres entiers positifs (0, 1, 2 et pseudo-premier ordre) 1.3. Réactions élémentaires 1.4. Détermination des lois d’évolution de la concentration par résolution des équations différentielles de la cinétique 1.5. Représentation graphique de ces lois d’évolution 1.6. Temps de demi-réaction 1.7. Effet de la température : loi d’Arrhénius 1.8. Réactions réversibles (lien entre la thermodynamique et la cinétique), successives et parallèles (jumelles et compétitives) 2. Mécanismes et catalyse 2.1. Mécanismes réactionnels 2.2. Réactions en chaîne : définition des différentes étapes, réactions en chaînes droite et ramifiée 2.3. Catalyses homogène, enzymatique et hétérogène

TP Cinétique et énergie d’activation de la décoloration du bleu de bromophénol

1. Partie sur l’acquisition des connaissances de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution de l’UE Transformations de la matière du L1 S2 PCST 2. Partie sur les équations différentielles de l’UE Mathématiques pour PCST du L1 S1 PCST

1. Partie sur l’acquisition des connaissances de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution de l’UE Transformations de la matière du L1 S2 PCST 2. Partie sur les équations différentielles de l’UE Mathématiques pour PCST du L1 S1 PCST

1. Cinétique chimique par Claude Moreau et Jean-Paul Payen dans la collection Belin Sup Sciences, 1988. 2. Cours de Chimie-Physique par Paul Arnaud aux éditions Dunod. 3. Chimie : exercices et problèmes corrigés, 2ème année PC-PC* par Bruno Fosse, Jean-Bernard Baudin et Frédéric Lahitète aux éditions Dunod, 2006. 4. Cinétique enzymatique par Athel Cornish-Bowden, Marc Jamin et Valdur Saks aux éditions EDP Sciences, 2005.

Cours, TD et TP en présentiel. Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Utilisation de ressources pédagogiques relevant de TICe (Technologies de l’Information et de la Communication pour l’enseignement) Partiel et examen.

Compétences à acquérir

OAV1. Réaliser des expériences en condition de laboratoire. OAV2. Analyser et interpréter des résultats scientifiques. OAV3. Décrire les processus nécessaires pour l'autotrophie des plantes. OAV4. Décrire et connaître les régulateurs majeurs de la physiologie de l'adaptation à l'environnement. OAV5. Comprendre l'importance des interactions des plantes avec les micro-organismes, notamment les microbes bénéfiques ou pathogèniques.

Description du contenu de l'enseignement

La physiologie est l'étude du fonctionnement des organismes vivants. Les bases fondamentales du fonctionnement des plantes telles que la nutrition carbonée, la nutrition azotée, l'équilibre hydrique ainsi que la physiologie des hormones seront étudiées en relation avec l'environnement. Une partie portera sur les mécanismes de la photosynthèse depuis la capture de la lumière jusqu’à la transformation de cette énergie en carbone réduit, ainsi que sur la voie de l’assimilation de l’azote et la gestion de l’eau par les plantes. Dans une seconde partie, il s’agira de comprendre comment la plante perçoit et s’adapte à son environnement et d’aborder le rôle des hormones dans ces processus. Une dernière partie abordera les interactions entre les plantes et les micro-organismes pouvant être bénéfiques ou néfastes.

Modalités d'organisation et de suivi

Le module se compose de cours accompagnés de nombreux TPs qui apportent des informations complémentaires. Cette UE est majoritairement composée de TPs permettant d'illustrer concrètement les concepts abordés. Responsable del'UE: Axel De Zélicourt

1. Savoir décrire le solide cristallin en termes de motifs, de réseau périodique. 2. Connaître les structures types des solides cristallins dans le cadre du cristal parfait. Savoir prédire la nature des interstices occupés par un élément dans un réseau. Savoir décrire une structure en termes d’empilements de polyèdres. 3. Connaître les différentes natures de liaison dans la matière condensée et leur lien avec la cohésion du réseau cristallin. 4. Comprendre les relations entre structures cristallines et nature des liaisons, et propriétés physico-chimiques

Cours/TD 1. Rappels 1.1 notions de maille, de motif et de périodicité 1.2 notion de modes de réseau 1.3 calculs de masse volumique, de compacité 2. Construction des structures types 2.1 modèle des sphères dures tangentes, construction des empilements métalliques 2.2 sites d’insertion : localisation et taille 2.3 solutions solides d’insertion ou de substitution 2.4 solides ioniques : conditions de stabilité, polyèdres de coordination

3. Cohésion et propriétés des solides cristallins 3.1 lien entre la nature des liaisons et la cohésion du réseau cristallin 3.2 énergie réticulaire : cycles thermodynamique, modèle de sphères dures 3.3 propriétés mécaniques (ductile, fragile) 3.4 propriétés électriques (isolant, métal)

TP 1. manipulation de modèles de structures cristallines

TDi 1. utilisation d’un logiciel de visualisation de structures cristallines

L1 BCST - Chimie 1 : De l’atome à la matière

Chimie des Solides, J-F. Marucco, EDP Sciences 2004, (cours + exercices) Chimie des matériaux inorganiques : 2de année PC-PC*, A. Durupthy et coll., H Prepa, 2000 (cours + exercices)

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Exercices complémentaires proposés sous diverses formes (polycopiés, WIMS et/ou e-campus).

Compétences à acquérir

OAV1. Décrire les coopérations fonctionnelles entre les neurones et les cellules gliales. OAV2. Connaître les notions de potentiel de membrane et les bases de l’excitabilité cellulaire (potentiel électronique, potentiel d’action). OAV3. Connaître l'anatomie et les fonctions principales du système lymphatique. OAV4 (transversale). Collecter, analyser, interpréter et présenter des données scientifiques.

Description du contenu de l'enseignement

La physiologie est l'étude du fonctionnement des organismes vivants. Cette discipline met en œuvre des méthodes d'études spécifiques et fait appel à une rigueur dans le formalisme des concepts fondamentaux. L'enseignement est centré sur une introduction aux méthodes et aux concepts de la physiologie animale avec comme types cellulaires étudiés les neurones, les cellules gliales, sanguines et rénales. Il s'attache à traiter les interactions fonctionnelles entre ces types cellulaires conduisant à une meilleure compréhension de l’organisme entier. Le module se concentrera sur la physiologie cellulaire du système nerveux. Physiologie cellulaire du système nerveux CM (10,5h) - éléments du tissu nerveux : neurones – cellules gliales – vaisseaux sanguins (ou glie limitante externe) et leurs relations fonctionnelles et dynamiques (recapture des neuromédiateurs, régénération axonale) - couplage métabolique neurone – glie - la synapse - transport des ions à travers la membrane plasmique d’une cellule animale - canaux ioniques et forces contrôlant le potentiel de membrane et soutenant le potentiel d’action TP (9h) - Batterie de diffusion et la relation Nernst - Potentiel de membrane - Potentiel d’action composé TD (2,5h) - Potentiel de membrane - La synapse

Bibliographie, lectures recommandées

Neurosciences : à la découverte du cerveau de Bear, Conners, Paradiso, Nieoullon. Edition Pradel. Physiologie du neurone de Chesnoy-Marchais, Tritsch, Feltz. Edition Doin Physiologie humaine : Une approche intégrée de Silverthorn et Brun. Edition Pearson Précis de physiologie humaine, tome I. Jack Baillet & Erik Nortier. Edition Ellipses

Modalités d'organisation et de suivi

En complément des cours magistraux, les TP et TD illustrent et permettent un approfondissement de certaines notions abordées en cours et sont donc complémentaires des enseignements théoriques. Les TP sont effectués en binome / trinome et feront objet d'un compte-rendu qui sera noté. La participation active aux TD sera également évaluée par une notation qui figura dans la note du contrôle continu.

Cette unité d’enseignement transversale vise à donner à tout étudiant de 1er cycle de l’université Paris Saclay des notions de bases sur les enjeux de la transition écologique à mener dans les décennies à venir pour dépasser les grandes crises environnementales, notamment concernant le changement climatique et l’érosion de la biodiversité. Cette UE est disponible sous forme de ressources numériques avec une partie de présentiel :

• l’équivalent de 18h de cours/td sous forme de ressources numériques (vidéos, ppt, pdf,…)
• 2 fois 1h30 d’amphi débat retransmis en streaming sur un thème
• 2 fois 1h30 de TD sur un thème

Le plan est le suivant : I- Causes anthropiques des changements globaux : évolution de la place de l'être humain dans la nature II- Erosion de la biodiversité et changement climatique III- Comment répondre aux changements globaux : adaptation et actions

Aucun prérequis particulier, cette UE est accessible à tout étudiant de 1e cycle de l’université Paris Saclay