LDD3 Chimie, Sciences de la vie

Compétences à acquérir

Cette UE vise à permettre aux étudiants d’approfondir leurs connaissances sur les processus de réplication des génomes et d’expression des gènes ainsi que les techniques mises en œuvre pour les étudier, l’accent étant mis plus particulièrement sur les systèmes eucaryotes. À l’issue de cet enseignement, l’étudiant-e sera en mesure : OAV1. d’intégrer les processus de réplication de l’ADN dans leurs grandes caractéristiques, de distinguer les principales différences entre réplication procaryote et eucaryote et toute la pertinence des formes topologiques majoritaires des molécules d’ADN circulaires. Il/elle saura restituer ces processus à l’échelle de la cellule avec une vision intégrée. OAV2. de définir les grandes classes de variations génomiques, de lésions de l'ADN, et leurs origines, de distinguer le cas échéant les variations germinales et somatiques ; et de décrire les principaux mécanismes de réparation. OAV3. de décrire et de distinguer les différents mécanismes de régulation transcriptionnelle et/ou co-transcriptionnelle : régulation de l’état chromatinien (épigénétique), initiation de la transcription et épissage. OAV4. de décrire les mécanismes de régulation ciblant les différentes étapes du processus de traduction (initiation, élongation et terminaison) ainsi que ceux impliquant la stabilité des ARNm. OAV5. de distinguer les différents ARN non codants, de décrire leur biosynthèse et les mécanismes de régulation les impliquant ; de schématiser les modes d'action d'un sRNA bactérien et d'un miRNA ou siRNA eucaryote. OAV6. de décrire les techniques expérimentales de biologie moléculaire (but, principe et limites), d’appliquer la démarche scientifique : analyser et interpréter les résultats expérimentaux, formuler à partir de ces données des conclusions ou des hypothèses , et choisir les expériences permettant de tester ces hypothèses. OAV7. d'aborder avec un regard scientifique le débat sociétal autour des relations entre génétique, biologie moléculaire, santé et environnement; de prendre part à la réfléxion sur les enjeux du génotypage et du séquençage massif.

Description du contenu de l'enseignement

Cette UE propose un approfondissement des connaissances acquises en L2 sur les principes et techniques de biologie moléculaire. Les différents thèmes abordés durant le cours porteront sur : - la structure, la topologie et la réplication de l’ADN en insistant sur les principales différences entre procaryotes/eucaryotes et sur l’importance de la topologie de l’ADN sur le plan énergétique. - la stabilité et la dynamique des génomes : description des principaux types de variation des génomes dans l'ensemble du vivant, de leur mécanisme d’apparition et de leur contrôle par les systèmes de réparation. Ce chapitre sera illustré par de nombreux exemples de variations pathologiques du génome observées chez l'homme (cancer). - la transcription et sa régulation : cette partie abordera en détail la régulation pré-transcriptionnelle sous l'angle des cascades d'activateurs/répresseurs et des modifications épigénétiques, ainsi que la régulation co-transcriptionnelle sous l'angle de l'épissage alternatif et de son impact sur le code génétique. Des exemples de maladies liées à l'épissage seront présentés. - la traduction et la régulation traductionnelle : description des différents mécanismes de régulation traductionnelle pouvant affecter les 3 temps de la traduction (initiation, élongation et terminaison). La surveillance des ARNm (NMD) sera également abordée. Ce chapitre sera illustré par de nombreux exemples. - La régulation par les ARN non-codants : Présentation de leur rôle essentiel dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle, avec chez les procaryotes, les régulations en cis (atténuateurs et autres riboswitches) et les régulations en trans (via des petits ARN) ; et chez les eucaryotes, le phénomène d'interférence ARN et les microRNA. Ce cours sera, également, l'occasion d'aborder avec un regard scientifique le débat sociétal des relations entre génétique, épigénétique et environnement, ainsi que l’impact des grands projets de génotypage et séquençage sur l’étude des variations du génome. Au cours des travaux dirigés, lors d’exercices illustrant les différents chapitres du cours, nous aborderons les techniques de biologie moléculaire mises en œuvre pour l’analyse : - de l’ADN : marquage de sondes (en 5' ou par amorçage aléatoire), Southern-blot, séquençage (méthode de Sanger), ainsi que des rappels sur les enzymes de restriction, ligase, les méthodes de clonage et la PCR. - des ARN : RT-PCR, cartographie à la nucléase S1 et extension d'amorce, et rappels sur le northern-blot. - des interactions ADN-protéines : retard sur gel (EMSA), empreinte (protection à la DNase I), étude de la structure de la chromatine (digestion à la MNase et ChIP). L’accent sera mis sur l’importance des expériences témoins nécessaires, ainsi que sur les limites de chaque technique analysée.

Pré-requis obligatoires

Les prérequis nécessaires pour cette UE sont : - les bases de la démarche scientifiques et des techniques expérimentales vues en L2 en biologie moléculaire. - les connaissances acquises en L2 en génétique concernant la mitose, la méiose et la recombinaison des chromosomes - les connaissances acquises en L2 en biologie moléculaire, sur le code génétique, la réplication, la transcription, la traduction, la régulation transcriptionnelle bactérienne (opéron lactose, répression catabolique) - être en mesure de différencier le modèle d'expression compartimentée eucaryote du modèle procaryote (transcription-traduction simultanées)

Pré-requis recommandés

Semestre 1 (L3S5)

Bibliographie, lectures recommandées

Biologie moléculaire du gène. James Watson et coll. Editions Pearson. Biologie moléculaire de la cellule. Bruce Albert. Editions Lavoisier

Modalités d'organisation et de suivi

Chaque partie du cours est illustrée par une ou deux séances de TD, séances qui permettent également de présenter une ou plusieurs techniques de biologie moléculaire. L’ensemble des techniques abordées durant cet enseignement est expliqué dans l’annexe à la fin du polycopié de TD. Il est essentiel que chaque exercice soit travaillé en amont par l’étudiant, avant la correction en salle. Lors de la première séance de TD, un quizz sera réalisé par chaque étudiant, portant sur les connaissances acquises en L2 en biologie moléculaire (réplication du chromosome bactérien, transcription, traduction, schéma de la structure d’un opéron bactérien, de son ARNm et des protéines qui en résultent, en nommant et en situant les divers signaux de transcription, de traduction ; schéma d’un gène eucaryote morcelé, de son ARN pré-messager et ARNm, localisation et identification des signaux de transcription, de traduction, d’épissage et de polyadénylation, rappel des différentes étapes de la maturation d’un ARNm). Ce quizz a deux buts, d’une part permettre à l’étudiant de faire le point sur ses connaissances par rapport au programme de biologie moléculaire de L2, prérequis nécessaires pour aborder cette UE, et d’autre part permettre à l’équipe enseignante d’identifier les points non acquis par la majorité des étudiants, nécessitant des rappels plus poussés avant d’aborder le thème concerné en cours ou en TD. Une séance de TD sera consacrée à la correction en salle d’un sujet d’annale d’examen.

Compétences à acquérir

OAV1. Connaitre le principe général des différentes techniques de mesures d’interactions et savoir analyser leurs résultats. OAV2. Connaitre le principe du séquençage par spectrométrie de masse. OAV3. Connaitre les grands principes des techniques de détermination de structure 3D et savoir analyser une structure 3D. OAV4. Rechercher des protéines homologues et comparer des structures 3D. OAV5. Connaitre les grandes familles enzymatiques et savoir écrire un schéma réactionnel. OAV6. Calculer les paramètres cinétiques des enzymes répondant au modèle de Michaelis en appliquant les équations et représentations graphiques adéquates. OAV7. Savoir décrire et expliquer l’effet d’un inhibiteur ou d’un effecteur allostérique sur une courbe de Michaelis. OAV8. Prédire, reconnaitre, représenter la topologie des protéines membranaires / Illustrer et expliquer leurs méthodes d’étude. OAV9. Citer et expliciter les différents types de transports membranaires de petits solutés qui peuvent exister dans une cellule / Identifier et nommer plusieurs exemples de canaux et transporteurs cellulaires ; expliquer, commenter et discuter leur rôle physiologique. OAV10. Écrire, nommer, identifier et comparer les caractéristiques des principaux lipides membranaires. Expliquer et illustrer la notion de dynamique membranaire.

Description du contenu de l'enseignement

Structure des principales molécules biologiques - analyse des interactions intra et inter-moléculaires - modifications post-traductionnelles des protéines - séquençage des protéines - Méthodes d’analyse des interactions protéine/ligand, protéine/ADN et protéine/protéine - Méthodes de détermination de structures 3D - Analyse de la relation séquence-structure-fonction Enzymologie - grands types de réactions - catalyse enzymatique et formalisme Michaélien - Tests enzymatiques - contrôle/régulation de l'activité enzymatique (allostérie) - voies métaboliques principales (contrôles et intégration à l'échelle cellulaire) Transports et dynamique membranaires - Structure des lipides et protéines membranaires - Méthode d’étude des protéines membranaires - Transport de soluté à travers une membrane - Diffusion latérale et transversale des constituants membranaires

Pré-requis obligatoires

Structures des lipides Notions de base de Bioénergétique Couplage chimiosmotique et synthèse ATP La structure des molécules biologiques : - Nucléotides et acides nucléiques - Acides aminés et structure des protéines (primaire, secondaire, ternaire et quaternaire)

Pré-requis recommandés

Semestre 1 (L3S5)

Bibliographie, lectures recommandées

« Principes de Biochimie » de Lehninger « Biochimie » de Stryer, Berg & Tymoczko " L'essentiel de la Biochimie " de E. Guillaume, P. Le Marechal et C. Baratti-Elbaz

Modalités d'organisation et de suivi

8 cours de 3h en Amphi + 10 TD de 2h par petits groupes. Un partiel à la mi semestre.

Compétences à acquérir

OAV1. Décrire, mémoriser, illustrer les grands processus cellulaires et leur dynamique : trafic intracellulaire, étapes de la maturation des protéines, transports membranaires, adhérence et motilité cellulaire, dynamique du cytosquelette, contribution du cytosquelette aux processus précédents. OAV2. Comprendre le concept de signalisation cellulaire et ses acteurs principaux; lister les grands types de récepteurs et leur mode d'action; mémoriser et illustrer certaines voies « classiques » de signalisation. OAV3. Décrire et schématiser les mécanismes moléculaires du contrôle du cycle cellulaire. OAV4. Décrire et schématiser la mort cellulaire par apoptose. OAV5. Décrire des techniques d’analyses couramment utilisées en biologie cellulaire; appliquer les connaissances de cours dans un contexte expérimental ; décrire et interpréter des résultats expérimentaux obtenus in vitro, in cellulo, in vivo ; illustrer ou formuler une synthèse d’un ensemble de résultats expérimentaux. OAV6. Réaliser des expériences simples de biologie cellulaire, analyser ces expériences à l’aide de logiciels adéquats et critiquer les résultats obtenus.

Description du contenu de l'enseignement

Cette UE complète la formation en biologie cellulaire acquise en L1 et L2. Elle s'organise autour de 3 thèmes illustrés avec des exemples physiologiques et pathologiques : I. Dynamique des processus cellulaires (trafic intracellulaire et transports) II Signalisation cellulaire (transduction du signal et réaction cellulaire) III Devenir des cellules (cycle et mort cellulaire) I Dynamique des processus cellulaires a) Trafic intracellulaire (adressage des protéines, endo- exocytose) b) Transport membranaire (diffusion, pompes, canaux) c) Cytosquelette (dynamique de polymérisation et son contrôle, moteurs moléculaires, interactions) d) Adhérence et mobilité cellulaire II Signalisation cellulaire a) Introduction à la biochimie de la transduction du signal (kinases/phosphatases, messagers secondaires) b) Échange d’informations avec l’environnement (récepteurs, messagers) c) Intégration du signal et réaction cellulaire (protéines G, tyrosine kinases, MAPK, échelle de temps, localisation subcellulaire) III Devenir des cellules a) Cycle cellulaire et son contrôle b) Mort cellulaire (apoptose,nécrose) Les TP couvrent les techniques suivantes: Culture cellulaire (cellules mammifères) / Transfection / Observation de la localisation sub-cellulaire de protéines-GFP / Test de viabilité cellulaire / Analyse quantitative d’images ou vidéos sur PC avec le logiciel ImageJ

Pré-requis obligatoires

Ceux de L1 et L2

Pré-requis recommandés

Semestre 1 (L3S5)

Bibliographie, lectures recommandées

Livres de biologie cellulaire tel que « Alberts et al., Biologie Moléculaire de la cellule » (certains chapitres)

Modalités d'organisation et de suivi

Les cours et les TD sont intercalés. Les TP sont concentrés sur 3 jours. Un compte rendu de TP est à rendre à l’issu de ceux-ci.

Compétences à acquérir

Les objectifs d'apprentissage visés sont les suivants : OAV1. Expliquer les rôles des principaux acteurs moléculaires et cellulaires du système immunitaire :

• Mémoriser les types de cellules du système immunitaire.
• Comprendre le principe de distinction entre le soi et le non soi et la notion d'antigène.
• Identifier les mécanismes d'action de l'immunité innée et de l'inflammation.
• Expliquer la diversité et la spécificité des récepteurs aux antigènes des lymphocytes (BCR et TCR).
• Énumérer les types d'anticorps, leurs propriétés et leur mode de production.
• Comprendre les rôles des anticorps dans les réponses immunitaires.
• Illustrer le lien entre un antigène, une classe d'anticorps, leurs récepteurs cellulaires, les actions cellulaires et la nature de la réponse immunitaire.
• Décrire le principe de la présentation d'antigène, les acteurs et les mécanismes moléculaires.
• Illustrer le lien entre la source d’un antigène, son mode de présentation aux lymphocytes T et la réponse immunitaire initiée.
• Expliquer les rôles des lymphocytes T dans les réponses immunitaires à l’aide d’exemples.
• Identifier les mécanismes d'une réponse immunitaire en fonction de la nature de l'antigène.

OAV2. Expliquer les cycles de vie des virus animaux et leurs interactions avec l’hôte :

• Définir les composants d’un virus et expliquer les structures des virus.
• Expliquer les principes de classification des virus.
• Énumérer et décrire les différentes étapes des cycles viraux à l’aide d’exemples.
• Expliquer et comparer les stratégies de réplication virale selon la nature du génome viral.
• Décrire des stratégies virales pour échapper aux facteurs immunitaires et cellulaires de l'hôte (à l'aide d'exemples).
• Décrire les stratégies de vaccination et les principes d’action de molécules antivi rales.
• Expliquer comment les virus peuvent être utilisés comme outils pour étudier des processus biologiques ou en thérapie (ex : transfert de gènes, virus oncolytiques).
• Décrire et interpréter de façon critique des données expérimentales liées à l’étude des cycles viraux : études des mécanismes d’entrée virale, identification d’un nouveau virus, interactions virus-hôte.

OAV3. Expliquer et choisir des méthodes d'expérimentation en immunologie et virologie

• Analyser des données de cytométrie en flux et tirer une conclusion pour un cas clinique.
• Réaliser une titration d’anticorps par une méthode de référence, analyser les données et tirer une conclusion.
• Présenter des expériences d'immunologie dans leur contexte, avec leur méthodologie et conclusions.
• Identifier les applications expérimentales des anticorps.

Description du contenu de l'enseignement

L’objectif de cette unité d’enseignement est de délivrer un enseignement intégré d’Immunologie et Virologie en donnant aux étudiants les connaissances de base dans ces deux domaines. L’étude des principaux éléments du système immunitaire et l’analyse des mécanismes effecteurs de la réponse immunitaire seront présentées. Les concepts généraux de virologie seront abordés en mettant en lumière les interfaces avec la biologie cellulaire, la biologie moléculaire et l’immunologie. Les cours magistraux (20H) seront présentés en deux grandes parties et illustrés par les TD (16H) et les TP (9H) : Immunologie :

• Le système lymphoïde (cellules, organes lymphoïdes, lymphe)
• Antigène, anticorps et lymphocytes B (anticorps, BCR…)
• Complexe majeur d’histocompatibilité et présentation de l’antigène
• Lymphocytes T (TCR et activation)
• Effecteurs lymphocytaires (activité cytotoxique/helper, coopération)
• Immunité innée et inflammation

Virologie :

• Introduction générale : structure et classification des virus, cycle viral
• Stratégies de réplication virale
• Interaction virus – cellule hôte (entrée des virus dans la cellule, utilisation du cytosquelette, sortie des virus de la cellule)
• Interactions virus – système immunitaire : mécanismes d’échappement immunitaire
• Virologie appliquée

Deux séances de travaux pratiques permettront aux étudiants de manipuler des outils de base en immunologie et virologie : TP1 Cytométrie en flux (3H) : analyses de données par ordinateur. TP2 ELISA (6H) : détection d’anticorps antiviraux à l’aide d’outils immunologiques.

Pré-requis recommandés

Semestre 2 (L3S6)

Bibliographie, lectures recommandées

"Les bases de l'immunologie fondamentale et clinique", ed. Elsevier Masson, 4ème édition (2013 - version française de la 3ème édition en anglais). "Basic Immunology : Functions and Disorders of the Immune System", ed. Saunders, 4th edition (2012). "Principles of Virology", ed. American Society for Microbiology; 4ème édition (2015)

Modalités d'organisation et de suivi

Au cours de chaque séance de TD (x8), 30 minutes seront consacrées à des exposés réalisés par les étudiants. Ces exposés, préparés en binôme ou trinôme, porteront sur des techniques couramment utilisées en immunologie et virologie. Chaque séance de TP (x2) fera l'objet d'un compte-rendu dans lequel il est attendu une analyse critique des données expérimentales. Au cours du semestre, des questionnaires en ligne de type QCM et/ou QROC pourront être proposés aux étudiants pour leur permettre de tester les connaissances acquises.

OAV 1 : Approfondir les connaissances en isomérie et stéréoisomérie

OAV 2 : Maîtriser les réactions de substitution nucléophile et de b-élimination

OAV 3 : Décrire la synthèse et la réactivité des alcynes

OAV 4 : Mettre en place la synthèse de composés organiques, les isoler, les purifier et caractériser. Rédiger et utiliser un cahier de laboratoire

Isomérie-stéréoisomérie (niveau 2) :

Analyse conformationnelle Décrire les interactions déstabilisantes dans des cyclohexanes et dérivés (interaction butane gauche) Détermination des enthalpies libres des équilibres conformationnels pour les cyclohexanes polysubstitués, y compris décalines et acétals cycliques

Stéréoisomérie - chiralité Chiralité, pouvoir rotatoire, énantiomérie, diastéréoisomérie Activité optique en absence de carbones asymétriques (chiralité axiale) Exemples des allènes, spiranes, hémispiranes, etc. Notions de prochiralité et topologie

Réactions de substitution nucléophile et b eta-élimination (niveau 2) : Groupes partants : dérivés halogénés et activation de la fonction alcool (OTs, OMs, etc) SN1 et SN2 : influence de la structure du substrat et des conditions expérimentales (effets de solvant, de groupes partants, participation du groupe voisin) b-éliminations E1, E2 et E1cb ; compétition E1/E2/E1cb et SN/E et élimination d’Hoffmann

Alcynes Généralités, définition, nomenclature, et propriétés Préparations des alcynes et leur réactivité Réactions de réduction (H2, boranes, LiAlH4, …) ; d’addition (X2, HX, H2O/H+, …) et cycloaddition. Réaction des alcynures : (substitution, addition, ...)

Pratiques de laboratoire Maîtrise des techniques générales expérimentales en chimie organique. (séparation, purification, analyse). Synthèse de composés organiques en appliquant un protocole adapté. Utilisation de verrerie adaptée et conditions expérimentales pour des transformations simples ou plus complexes. Rédaction d’un cahier de laboratoire.

Modules de chimie organique du L1 et du L2

Semestre 5

Traité de Chimie Organique, Vollhardt, Schore, de boeck Chimie Organique, Clayden, Greeves, Warren, Wothers, de boeck

Enseignements avec cours magistraux et travaux dirigés. Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques, documents de cours et TD, annales de partiels et d’examens.

OA 1 : Maîtriser la réactivité des composés carbonylés et carboxylés, de leur préparation à leur utilisation en synthèse organique multiétape.

OA 2 : Approfondir les connaissances sur les composés organométalliques de métaux de transition les plus courants.

OA 3 : Réaliser une réaction chimique en utilisant un protocole expérimental donné - rédaction d’un cahier de laboratoire.

Préparation et réaction des composés organométalliques

Organomagnésiens, organolithiens, organocuprates et organozinciques, préparation et propriétés.

Réactions des dérivés carbonylés (aldéhydes et cétones)

Additions nucléophiles (organométalliques, alcools, amines et analogues, hydrures, acide cyanhydrique, addition-1,4, phosphoranes - réaction de Wittig)

Propriétés de l'acidité en alpha du carbonyle (alkylation, aldolisation inter- et intramoléculaire, bromation)

Oxydation (Bayer-Villiger)

Réactivité des imines et amination réductrice

Réactions des dérivés carboxylés ( acides carboxyliques et dérivés )

Alkylation des carboxylates, estérification, hydrolyses acide et basique des dérivés d’acide, décarboxylation des beta-cétoacides, réactions de Claisen et Dieckmann. Synthèse malonique.

Réactions des amines,

Activation de la fonction acide, agent de couplage et diazométhane.

Réactions de transpositions

Réarrangements de carbocations (Wagner-Meerwein, pinacolique) ; Réarrangements de Beckmann et de Curtius (et analogues).

UE Chimie Organique Avancée du S5

Semestre 6

- Traité de Chimie Organique, Vollhardt, Schore , éditions de Boeck - Chimie Organique, Clayden, Greeves, Warren, Wothers, éditions de Boeck

- Chimie Organique, les grands principes, J. Mc Murry ; éditions Dunod - Le cours de Chimie Organique, J. Maddaluno ; éditions Dunod

Enseignements avec cours magistraux et travaux dirigés. Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques, documents de cours et TD, annales de partiels et d’examens.

Analyse structurale de molécules organiques par spectroscopie RMN 1H et spectrométrie de masse

Spectroscopie RMN 1H : Spin nucléaire. Déplacement chimique, intégration; relation avec la structure (effets électroniques, d'anisotropie, intermoléculaires) Couplage scalaire ; valeurs des constantes de couplage scalaire et structure moléculaire. RMN du premier et du second ordre. Systèmes de spins : AB, AX, ABX, AMX, AA’BB’, AA'XX'. Découplage chimique et radiofréquence.

Spectrométrie de masse : Eléments d'un spectromètre de masse, lecture d'un spectre de masse, sources d'ionisation (IE, IC et ESI), choix d'une source adaptée à l'échantillon et à l'analyse, fragmentations des dérivés carbonylés.

Représentation des molécules (semi-développée, topologique), calcul des insaturations, connaissances des effets électroniques.

Spectrométrie de masse: rupture homolytiques et hétérolytiques, fragmentations en impacts électroniques pour les cétones, aldéhydes, amines, alcools.

Spectroscopie RMN: connaissances sur les observables (déplacement chimique, couplage scalaire, intégration), notion sur le spin nucléaire, connaissance de l'équivalence chimique et magnétique, lecture des tables RMN, analyse de système de spins simples (AX) du premier ordre.

Semestre 6

Spectrométrie de masse, 3ème éditions, Hoffmann et Stroobant chez Dunod. ISBN 978-2-10-049449-1

Déterminer le groupe de symétrie d'une molécule en analysant les éléments de symétrie Construire des représentations associées à des ensembles d’OA et à des vecteurs déplacements en coordonnées cartésiennes Déterminer les représentations irréductibles associées à des représentations réductibles Reconnaître la symétrie d’ OM Utiliser les règles de sélection pour prévoir l’activité de modes normaux en spectroscopie IR et Raman et des transitions électroniques en spectroscopie UV Visible

I - Opérations et éléments de symétrie. Groupes ponctuels de symétrie. II - Représentations irréductibles et réductibles III - Applications : orbitales moléculaires de symétrie, et modes normaux de vibration IV - Produit direct. Applications : règles de sélection en spectroscopie UV Visible et en spectroscopie vibrationnelle (approximation harmonique

Notions sur les orbitales atomiques et moléculaires, notions de calcul matriciel, notions d’algèbre

Semestre 5

• La théorie des groupes en chimie », F Volatron et P Chaquin, deBoeck.
• Molecular symmetry and group theory », R. Carter, Wiley.
• Cotton, Chemical Applications of Group Theory
• Introduction à la chimie quantique », Chapitre 10 , C. Leforestier, Dunod.

Construire le diagramme d’OM d’une molécule polyatomique par la méthode des fragments Interpréter et prédire la réactivité d'une molécule en utilisant sa structure électronique Interpréter et prédire les caractéristiques spectroscopiques d'une molécule en utilisant la structure électronique et les règles de sélection

I. Description de la structure électronique : mise en perspective des différentes approches Concept de surface d'énergie potentielle II. Géométries d’équilibre Orbitales molévulaires et calculs de structure électronique Systèmes ?, hyperconjugaison, diagrammes de corrélation, règle de la HO III. Spectroscopie électronique Effet de la conjugaison dans les systèmes ? sur les transitions électroniques, transitions optiques permises et interdites (exemple sur H2CO) IV. Réactivité Réactions électrocycliques, méthodes des Orbitales Frontières (application aux cycloadditions)

Orbitales atomiques, Orbitales moléculaires de diatomiques et de petites molécules, Méthode de Hückel simple et étendue, Théorie des groupes

Semestre 6

• Structure électronique des molécules (tomes 1 et 2), Y. Jean et F. Volatron (Dunod) • Eléments de chimie quantique à l'usage des chimistes, J-L. Rivail (EDP Sciences) • Introduction à la chimie quantique, P. Hiberty et Nguyen Trong Anh (Ellipses) • Traité de Chimie Organique, P. Vollhardt et N. Schore (de Boeck)

- Savoir expliquer la structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire par le modèle du champ cristallin, la construction de diagramme d’OM en utilisant la théorie des groupes (interactions sigma et pi) et la théorie du recouvrement angulaire -Savoir analyser les limites des différents modèles (champ cristallin, OM, recouvrement angulaire) et être capable de choisir et utiliser le modèle approprié pour répondre à un problème donné -Appréhender la structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands par spectroscopie d’absorption électronique pour les cas simples de configuration d1 ou d9.

Structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire : -Construction des diagrammes d’OM par la théorie des groupes (interaction sigma et pi) -Modèle du recouvrement angulaire -Comparaison et limites des différents modèles (champ cristallin, OM, recouvrement angulaire) -Corrélation structure électronique / propriétés en fonction de la nature du métal (position dans le tableau périodique, degré d’oxydation, configuration électronique) et des ligands (ligands sigma donneurs, pi donneurs, pi accepteurs)

Travaux pratiques -Synthèse et étude par spectroscopie UV-visible de quelques complexes de Cu II (d9) (utilisation du modèle de champ cristallin pour déterminer Delta0, classement de quelques ligands au sein de la série spectrochimique des ligands) -Manipulation sous atmosphère inerte : Synthèse du[Cosalen] et fixation de O2

Description des métaux de transition (configuration électronique, description des orbitales d) Description des ligands : denticité, hapticité Nomenclature des complexes Géométrie des complexes et isomérie des complexes Décompte électronique des électrons de valence du complexe : modèle ionique et covalent. Approche de la structure électronique par le modèle du champ cristallin

Semestre 5

K.F. Purcell, J.C. Kotz, Inorganic Chemistry, Saunders, Philadelphie, 1985 D.F. Shriver, P.W. Atkins, Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1999 J. E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimie inorganique, de Boeck, Paris, 1996 S.F.A. Kettle, Symétrie et structure : théorie des groupes en chimie, Masson, Paris, 1997 G. L. Miessler and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 2nd Edition, Prentice Hall, 1999

Corrélation structure électronique / propriétés des complexes de métaux de transition de géométrie Oh et Td : -savoir utiliser les diagrammes Tanabé-Sugano pour analyser les spectres expérimentaux d’absorption électronique quel que soit le complexe -savoir prévoir et expliquer le comportement magnétique de complexes dilués (loi de Curie) quel que soit le complexe

-Spectroscopie d’absorption électronique (règles de sélection, diagramme d’Orgel, diagramme Tanabé – Sugano):

• Approche champ faible
• Approche champ fort

-Magnétisme de systèmes dilués (susceptibilité magnétique, moment magnétique, loi de Curie) Travaux Pratiques : -Synthèse et étude par spectroscopie électronique de complexes de NiII dans différentes géométries (Octaèdrique, Tétraèdrique et plan carré). Utilisation des diagrammes Tanabé-Sugano -Synthèse et propriétés d’un complexe de FeII à transition de spin thermoinduite

Enseignement de chimie Inorganique du S5

Semestre 6

F.A. Cotton, G. Wilkinson, C.A. Murillo, M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry ,Wiley, New-York, 1999 et éditions précédentes Kahn O. : Structure électronique des éléments de transition . Ions et molécules complexes, PUF.

Utiliser le formalisme de la mécanique quantique pour décrire la structure électronique des atomes hydrogénoïdes ainsi que poly-électroniques. Connaître les fondements de la structure électronique moléculaire : (i) détermination des orbitales moléculaires et la configuration électronique d'une molécule (méthode de Hückel étendue) ; (ii) connaître le principe de la méthode Hartree-Fock et (iii) extraire des informations de calculs de chimie quantique simples.

• Chimie-Physique, P. Atkins et J. de Paula, Edition de Boeck. • Introduction à la Chimie Quantique, C. Leforestier, Edition Dunod. • Structure de la matière, atomes, liaisons chimiques, M. Guymont, Edition Belin. • Structure électronique des molécules, Y. Jean et F. Volatron, Edition Ediscience. • Introduction à la théorie quantique, M. Desouter-Lecomte, Y. Justum et X. Chapuisat, Edition Ellipses