LDD2 Chimie, Sciences de la vie - Site d'Orsay

• Connaitre la structure du noyau, 
   - Savoir écrire une configuration électronique, 
   - connaitre les règles de remplissages des OA, 
  - connaitre les structures de Lewis, 
  -  savoir faire une étude de fonction,
  -  connaitre les fonctions de base en mathématique (exponentielle, cosinus, sinus...)
   - savoir faire un diagramme de niveaux d’énergie des électrons dans les atomes hydrogénoïdes et placer des niveaux d’énergie

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 via le modèle de Slater
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 sigma et pi, nucléophilie et électrophilie, diagramme de corrélation
  3. spectroscopies et dissociations de petites molécules

• représenter les OA s,p,d (taille, direction, surfaces…)
• savoir établir l'écriture mathématique de fonctions d'onde
• 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 OA et les OM 
• 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

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 une note d'exercice numérique continu, un compte-rendu de TP, un partiel et un examen.

• 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)

-Nomenclature et connaissance des fonctions chimiques de base ; 
-Représentation des molécules (semi-développée, topologique, Newman) ; 
-Calcul du nombre d’insaturations ; 
-Connaissance des effet électroniques (inductifs et mésomères) ; 
-Notions sur les forces intermoléculaires; 
-Connaissance du spectre électromagnétique

-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.
-Spectroscopie RMN 1H : bases du phénomène RMN, évaluation du spin, effet Zeeman, fréquence de résonance, interaction d'écran électronique, définition de l'échelle de déplacement chimique, interaction de couplage scalaire, équivalence chimique et magnétique, analyses de spectres du 1er ordre simples, utilisation des tables de données RMN 1H. 
-Spectrométrie de Masse : principe général, applications exclusives en ionisation électronique, fragmentations des fonctions carbonyle, amine et éther-oxyde.

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.

• 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 fine d’un composé

Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés et travaux pratiques. Mise à disposition des éléments pédagogiques en ligne: table de données, fascicules de TD et de TP. Exercices supplémentaires et annales d'examen avec corrections, 
Mise en pratique, lors de TP, de concepts en chromatographie et spectroscopie IR.

Chimie de la L1 parcours BCST ou PCST /MPC
Chimie de la L2 S3.

Première partie : Synthèse et réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés
-        Les acides carboxyliques et leurs dérivés
-        Propriétés générales :
o        Un carbone électrophile et un oxygène basique.
o        Réaction d'addition-élimination avec des nucléophiles forts : réaction générale et exemples.
o        Réaction avec des nucléophiles faibles : de la nécessité d'une activation par un acide. Réaction générale et exemples
o        Ordre de réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés
-        Synthèses et interconversions des acides carboxyliques et de leurs dérivés
o        Acides carboxyliques : synthèse, acidité et transformations.
o        Dérivés d'acides carboxyliques : préparation et interconversions.
Deuxième partie : Synthèse et réactivité des alcènes
-        Préparation des alcènes :
o        Réactions E1 ou E2.
o        Réaction de Wittig
-        Additions électrophiles sur les alcènes :
o        Généralités
o        Réactions non stéréospécifiques avec intermédiaire carbocation (addition hydracides, hydratation).
o        Réactions stéréospécifiques anti syn (dibromation, acides hypohalogéneux 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
o        Règles de Hückel.
o        Nomenclatures des composés aromatiques
-        Substitutions électrophiles aromatiques :
o        Généralités (benzène) : une addition électrophilesuivie d'une réaromatisation
o        Benzènes substitués : influence des substituants sur l'activation, la désactivation et l'orientation des SEAr (stabilités relatives des intermédiaires de Whealand, règles de Holleman)
-        Quels électrophiles pour les SEAr ?
o        Fonctionnalisation du noyau benzénique par des hétéroéléments : Halogénation, Nitration et Sulfonation.
o        Création de liaisons C-C sur un noyau benzénique : Alkylation et Acylation (Friedel et Crafts).

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.

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

« 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

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

Première partie : Réactions de Substitution Nucléophile (SN1, SN2)
-        Généralités :
o        Un nucléophile, un électrophile... et un groupe partant.
o        Une classe de réactions : deux ordres de cinétiques possibles (rappels de cinétique chimique).
-        Réactions de Substitution Nucléophile d'ordre 1 (SN1)
o        Cinétique d'ordre 1 et racémisation du centre réactif : mécanisme en deux étapes et un intermédiaire carbocation.
o        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)
o        Cinétique d'ordre 2 et réaction stéréospecifique : mécanisme en une étape.
o        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 :
o        Un électrophile, un groupe partant... et une base (forte ou faible).
o        Une classe de réactions : deux ordres de cinétiques possibles.
-        Réactions de b-Élimination d'ordre 1 (E1)
o        Cinétique d'ordre 1 et substrat commun à la SN1 : mécanisme en deux étapes et même intermédiaire carbocation.
o        Diagramme énergétique d'une réaction E1 : deux étapes, deux états de transition, un intermédiaire.
-        Réactions de b-Élimination d'ordre 2 (E2)
o        Cinétique d'ordre 2 et réaction stéréospecifique : mécanisme en une étape.
o        Diagramme énergétique d'une réaction E2.
o        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.
o        Un carbone électrophile et un oxygène basique.
o        Réaction spontanée avec des nucléophiles forts
o        Réaction avec des nucléophiles faibles : de la nécessité d'une activation par un acide.
-        Réaction d'addition de nucléophiles forts.
o        Hydrures.
o        Carbanions : cyanure, acétylure, organométallique (magnésiens, lithiens et leurs préparations)
-        Réaction d'addition de nucléophiles faibles.
o        Alcools : réaction d'acétalisation.
o        Amines : formation d'imines (extension aux oximes, hydrazones et hydrazides... notions de chimie click et de bioconjugaison)
-        Dérivés carbonylés et équilibre céto-énolique.

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.

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

« 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

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

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.

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.

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).

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.

Programme de L1/L2  en atomistique, thermodynamique, orbitales atomiques et moléculaires, chimie des solutions.

-        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…)

- 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

Cours magistraux, TD, TP

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

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

Cours/TD
1. Compléments sur le second principe de la thermodynamique
1.1. Faire le bilan entropique complet d’une transformation quelconque - calculer l’entropie créée par l’irréversibilité d’un processus donné
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. Définitions et grandeurs de réactions associées 
2.2. Notion de température de flamme
2.3. Calculs des grandeurs thermodynamiques via des cycles thermodynamiques complexes faisant intervenir ces réactions conventionnelles et d’éventuels changements d’état
3. Potentiel chimique et enthalpie libre de réaction
3.1. Introduction de la fonction d’état enthalpie libre G, de l’enthalpie libre de réaction, des potentiels chimiques, et des grandeurs standard associées.
3.2. Critère d’évolution d’une réaction chimique (à T et P fixées ou équilibrées avec l’extérieur) 
3.3. Expressions du potentiel chimique dans les cas idéaux (gaz parfaits, liquide, soluté en solution infiniment diluée, solide), notion d’activité.
3.4. Changements de phase du corps pur et relations de Clausius-Clapeyron.
4. Etude des équilibres chimiques
4.1. Constante d’équilibre et quotient de réaction, lien avec l’enthalpie libre et l’enthalpie libre standard de réaction
4.2. Description des équilibres homogènes et hétérogènes à l’aide de la constante d’équilibre, prévision du sens d’évolution spontanée d’une réaction à l’aide du quotient de réaction
4.3. Variance, lois de déplacement des équilibres, loi de Van’t Hoff.

1. Faire le bilan entropique d’une transformation physico-chimique quelconque
2. Faire le bilan énergétique et entropique d’une réaction chimique complexe pouvant faire intervenir des changements d’état et/ou des ions gazeux
3. Savoir utiliser les grandeurs thermodynamiques permettant de prédire le sens d’évolution d’une réaction chimique à T et P constantes
4. Formuler la condition d’équilibre d’un système physico-chimique en termes de potentiels chimiques 
5- Savoir utiliser la constante d’équilibre et les lois de modération pour déterminer l’effet de différents paramètres sur un équilibre chimique donné.
6. Construire le diagramme de phases d’un corps pur en utilisant les conditions d’équilibre entre phases.

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. 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 des états de la matière, P. Papon et J. Leblond, Ed. Hermann

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.

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.

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.

"Principes de Biochimie" de Lehninger

• "Biochimie" de Stryer, Berg et Tymoczko

Invisibles à l’œil nu, les micro-organismes et les virus constituent les entités biologiques les plus abondantes et les plus diversifiées de la planète. Ils jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement et l’équilibre des écosystèmes et ont été des acteurs majeurs de l’apparition puis de l’évolution de la vie sur Terre. Présents dans tous les cycles biogéochimiques, ils influencent profondément la dynamique du vivant.
Souvent bénéfiques plutôt que pathogènes, les micro-organismes exercent une influence considérable — longtemps sous-estimée — sur notre quotidien. Certains participent directement au maintien de la santé humaine, par exemple via le microbiote intestinal qui contribue à la digestion et protège contre des germes pathogènes. D’autres sont exploités en industrie, qu’il s’agisse de la production d’aliments et de boissons fermentées (pain, yaourt, vin), du traitement des eaux usées ou encore de la synthèse de composés d’intérêt comme les antibiotiques ou les biocarburants.
Cependant, certains micro-organismes représentent aussi une menace sanitaire majeure, responsables d’épidémies ou de pandémies. La compréhension et la maîtrise du monde microbien, ainsi que l’exploitation raisonnée de son potentiel, constituent donc des enjeux cruciaux pour nos sociétés dans des domaines aussi variés que la santé, l’agriculture, l’alimentation, l’environnement et le développement durable.
Cet enseignement propose d’explorer cette diversité — depuis les métabolismes microbiens jusqu’aux interactions au sein des écosystèmes — et d’aborder les stratégies antimicrobiennes et l’émergence préoccupante de résistances. Il vise à donner aux étudiants les clés pour comprendre les grands enjeux scientifiques et sociétaux actuels en Microbiologie.

OAV1. Identifier les grands types de micro-organismes (archées, bactéries, eucaryotes, virus) et expliquer leur abondance et leur diversité dans les écosystèmes humains, animaux, végétaux ou environnementaux.
OAV2. Expliquer le rôle des micro-organismes dans les cycles de la matière et discuter des applications liées à leur utilisation pour produire, de façon durable, des composés d’intérêt.
OAV3. Décrire et comparer les différents types d’interactions microbiennes au sein de communautés (biofilms, microbiotes) et dans la relation avec un hôte.
OAV4. Illustrer, à travers l’exemple du microbiote intestinal, l’importance des micro-organismes dans le maintien de la santé humaine.
OAV5. Différencier les principales stratégies de lutte contre les micro-organismes (antibiotiques, vaccination, phagothérapie, alternatives innovantes) et analyser les enjeux liés au développement de résistances aux agents antimicrobiens.
OAV6. Exploiter des documents scientifiques pour en extraire l’information essentielle, la présenter sous forme de poster et la communiquer efficacement à l’oral devant un public.

Enseignement intégré combinant cours magistraux, travaux dirigés et projets d’apprentissage actif par problèmes (APP), articulés autour des grands thèmes de la Microbiologie appliquée à la Santé et à l’Environnement.

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.

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.

À l’issue de cet enseignement, les étudiants seront en mesure :
OAV 1 : d’intégrer le mécanisme de réplication de l’ADN chez les procaryotes. Il/elle saura restituer l’enchainement des étapes à l’échelle de la cellule en associant réplication et division cellulaire.  
OAV 2 : de définir les grandes classes de lésions de l'ADN, et de décrire les principaux mécanismes de réparation de ces lésions, de distinguer lésion et mutation, de définir le polymorphisme présent au sein d’une population.  
OAV 3 : d’intégrer les notions de base de la génétique mendélienne: l'étudiant-e devra être capable de décrire les étapes de mitose et de meïose, de prédire le devenir d'un et de deux couples d'allèles à travers la reproduction sexuée; D'illustrer l'effet des stress génotoxiques sur la variabilité génétique.  
OAV 4 : de calculer le titre d’une culture bactérienne, de déterminer un pourcentage de survie et une fréquence de mutation, de réaliser et d’analyser des tests génétiques (dominance/récessivité) chez la levure.  
OAV 5 : d’identifier le ou les gènes impliqué(s) dans un processus biologique par le test de complémentation fonctionnelle.  
OAV 6 : 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.   
OAV 7 : de mettre en œuvre un protocole expérimental incluant des approches génétiques, de biologie moléculaire et de microbiologie en respectant les règles de sécurité en laboratoire.

Cette UE est organisée comme suit : 8 cours de 2H (un par semaine), 10 TD de 2H (un par semaine) et également 2 séries de TP. Un partiel est organisé en milieu de semestre et un examen final a lieu généralement avant les vacances de Noël. L’UE bénéficie d’un cours eCampus structuré incluant l'ensemble des powerpoints des enseignements, le poly de TD incluant des bulles d'aides pour faciliter la préparation des TD avant les séances, ainsi que des fiches méthodologiques, un glossaire, et des exercices et problèmes corrigés sur certaines parties de cours pour aider les étudiants à la compréhension des notions enseignées. Enfin le dernier TD est une annale d'un examen posé une des années précédentes permettant aux étudiants de se préparer à l'examen écrit final du mois de décembre.

Biologie moléculaire de la cellule. B. Alberts, et al.
Génétique, gènes et génomes Rossignol, J.L. et al.
Génétique. Serre J.L.

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.

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

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.

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.

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

Bases de biologie moléculaire et de génétique de L1: transcription et traduction. Bases de la démarche scientifique, techniques expérimentales vues en L1 et L2 S3.

L’UE GBM2 vise à permettre aux étudiants 1) d’intégrer les connaissances actuelles sur certains mécanismes de transmission de l’information génétique tant par des approches génétiques que par des approches de biologie moléculaire, majoritairement chez les procaryotes , parfois chez les eucaryotes ; 2) d’intégrer les principaux mécanismes qui président à la stabilité et l’évolution des génomes ; 3) d’intégrer différentes techniques de biologie moléculaire ainsi que les approches génétiques mises en œuvre pour étudier l’ensemble de ces mécanismes.

À l’issue de cet enseignement, les étudiants seront en mesure de :
OAV1 : Savoir prédire le devenir d’un allèle lors de la parasexualité bactérienne : transformation, conjugaison.
OAV2 : Comprendre les principes de la PCR, concevoir des amorces de PCR et les contraintes liées au design d’amorces.
OAV3 : Comprendre les étapes clés d’un clonage moléculaire (digestion, ligature, transformation), choisir les enzymes de restriction et vecteurs appropriés selon le but expérimental, et interpréter les résultats d’un clonage (gel d’agarose, séquence, orientation de l’insert).
OAV4 : Décrire et distinguer les différentes étapes de la transcription (initiation, élongation et terminaison) chez les procaryotes et les eucaryotes.
OAV5 : Expliquer les principes généraux de la régulation transcriptionnelle chez les bactéries (répresseur, activateur, opéron) et décrire les modèles de régulation positive et négative.
OAV6 : Comprendre la complexité de la régulation transcriptionnelle chez les eucaryotes, identifier les rôles des séquences régulatrices et décrire 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.
OAV7 : Décrire les mécanismes impliqués dans les différentes étapes de la traduction (initiation, élongation et terminaison) chez les eucaryotes et chez les procaryotes. 
OAV8 : Décrire la structure des gènes et des génomes chez les eucaryotes et chez les procaryotes. 

OAV9 : Identifier le rôle des ARNt et des ribosomes et comprendre la notion de code génétique.

OAV10 : 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. 

OAV11 : Décrire les techniques expérimentales de biologie moléculaire (but, principe, limites et contrôles) et appliquer la démarche scientifique : analyser et interpréter les résultats expérimentaux, formuler à partir de ces données des conclusions ou des hypothèses.

Cette UE comprend 9 cours magistraux de 2H dispensés au rythme d’un par semaine.  11 TD de 2H chacun viennent illustrer les CM et leur sont complémentaires puisqu’ils permettent un approfondissement de certaines notions abordés en cours. Le dernier TD se présente sous forme d’une annale d'un examen posé les années précédentes permettant aux étudiants de se préparer à l'examen écrit final. De plus, 5h de TP permettent de mettre en pratique le concept de PCR à travers la caractérisation de mutants. L’UE bénéficie d’un cours eCampus structuré incluant l'ensemble des powerpoints des enseignements, le poly de TD incluant des bulles d'aides pour faciliter la préparation des exercices avant les séances, ainsi que des fiches méthodologiques. L’acquisition des notions sera évaluée d’une part en contrôle continu à travers un examen sur table en milieu de semestre et un compte-rendu de TP effectué en binôme / trinôme, et d’autre part par un examen écrit final.

- Biologie moléculaire de la cellule. B. Alberts, et al.          - - - Raven, Johnson, Mason, Losos, Singer - Sciences du vivant
Adaptation française sous la direction de Jean-Claude Planel- Éditions De Boeck Supérieur, 6ᵉ édition (2020)
ISBN : 978-2-8073-2949-5

Programme de L1 : 
- 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 GBM1 et Biochimie) :
- Expression de l’information génétique 
- Structure des protéines à différents niveaux
- Techniques expérimentales de biologie moléculaire

Cette UE pluridisciplinaire vise à fournir les notions indispensables pour comprendre :
 (i) la façon dont les comportements cellulaires (division, différenciation, croissance/élongation, migration) 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) permettront dans un premier temps d’introduire les principes de la signalisation cellulaire et d’étudier à l’échelle moléculaire les processus de division et de 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).

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).

L’UE bénéficie d’un cours eCampus très structuré incluant : 
- Une proposition de planning de travail hebdomadaire afin de ne pas se laisser déborder. 
- Des synthèses rédigées reprenant à l’aide de vidéos ou schémas légendés les notions majeures abordés en cours d’amphi.
- Des quizz d’auto-évaluation sur chaque partie du programme.
Des séances de révisions en amphi sont en outre organisées avant les premières épreuves de contrôle continu.

Biologie cellulaire. Y. Bassaglia
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

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.

L1 biologie
UE de mathématiques de L1 (Calculus )

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

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 chi-deux de conformité et d’indépendance, tests de conformité sur la moyenne (Student ou approximation gaussienne).

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.

Dans le cadre de ce stage, les différents domaines de la biologie, de la chimie ou de l’interface chimie/biologie pourront être appréhendés par les étudiants dans les laboratoires de recherche en France ou à l’étranger. Ils prendront ainsi connaissance des différents métiers de la recherche. 

L'étudiant réalisera un stage de 6 semaines, encadré par un maître de stage dans l'organisme d'accueil et par un enseignant référent de l'université. À la fin du stage, l'étudiant rédigera un manuscrit (rapport ou revue bibliographique, selon la nature de son stage -observation ou expérimental) et réalisera une soutenance orale qui seront évalués par l’enseignant référent.

Au travers de cette UE, l’étudiant pourra :

- S’intégrer dans un milieu professionnel en apprenant à travailler en équipe tout en développant son autonomie, en identifiant les liens existants entre les départements de l’entreprise et leurs interactions.

-  Analyser une problématique scientifique et travailler à la réalisation d’un projet en concevant une stratégie expérimentale avec l’équipe d’accueil pour répondre à une question scientifique et en formulant les hypothèses de travail, et grâce à la lecture et l’analyse d’articles scientifiques. 

- Apprendre à planifier les étapes à réaliser, à analyser, interpréter et discuter les résultats obtenus avec l’aide du maître de stage, en développant son esprit critique.

- Restituer son travail scientifique par une présentation de données scientifiques mises en forme en utilisant les outils pour réaliser une recherche bibliographique, rédiger un manuscrit (rapport de stage) et présenter son travail à l'oral.

Les objectifs de l'UE sont doubles : 1° initier une réflexion sur les processus de production de preuves scientifiques appliqués à la question de l'environnement; 2° initier les étudiants à la méthodologie de la recherche (sources, données, analyse et interprétation des données). L'enjeu est de faire travailler les étudiants sur les processus de construction et de validation des savoirs scientifiques en allant au-delà d'un idéal de faits et de preuves - univoques, sans ambiguïté, immuables et universelles - qui s'imposeraient d'eux-mêmes:
1° Comment les preuves sont-elles produites? Par qui ? Qui les valide ? 
2° Comment les arguments sont-ils jugés convaincants au sein de la communauté scientifique qui les produit, ou dans un contexte social plus large?
3° Comment et par qui les méthodes scientifiques peuvent-elles être réappropriées pour produire du doute et remettre en question des consensus scientifiques établis ?

LDévelopper un sens critique et la réflexivité des étudiantes et étudiants sur les grands enjeux environnementaux; Apprendre à faire des recherches de façon efficace sur une thématique donnée; Apprendre à lire des textes en relevant la structuration de l'argumentation et Développer la rigueur de la lecture; Travailler sur des notions et les comprendre, enrichir son vocabulaire; Travailler en équipe, préparer un exposé; Travailler de manière individuelle et développer son autonomie; Acquérir des compétences de type professionnel (CR, réunions, dossiers, entretiens...) : maîtrise de la lecture, de la rédaction, développer des qualités d'analyse et de synthèse, développer son argumentation...

L'UE est organisée en 12 créneaux de 2h, alternant des séances avec un enseignant et des séances de travail en autonomie. Ces séances mettent en avant la participation des étudiants, à la fois à travers des travaux d’enquête collective qui sont restitués, mais aussi à travers les discussions générées à partir des textes d’historiens et de sociologues des sciences et des techniques qui sont étudiés avec les enseignants. Chacune des séances en autonomie donne lieu à la realisation d’un travail (devoir écrit, recherche ou presentation orale collective) qui compte pour le contrôle continu.

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

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. 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 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.

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.

Les techniques de recherche de stage seront enseignées en relation avec le service d‘insertion professionnelle de l’Université, au travers de séances d’enseignement spécifiques qui permettront de travailler sur la recherche de stage et la communication orale : méthodologie, CV, lettre de motivation et utilisation du réseau professionnel. L’étudiant sera guidé par l’équipe pédagogique sur les démarches à effectuer pour trouver un stage.

L’étudiant rédigera une synthèse bibliographique à partir d’articles fournis par le maître de stage, afin de prendre en main son sujet avant le début du stage.

• Optimiser sa méthodologie de recherche de stage en sachant utiliser les services de l’université et les différentes sources d’information possibles, en sachant rédiger un CV et une lettre de motivation ciblés au contexte et pratiquer une communication positive, en valorisant ses compétences acquises en tant qu’étudiant en licence à l’université et celles développées au cours des expériences hors études (jobs d’été, vie associative…).
• Mener les démarches administratives pour établir la convention de stage dans les délais requis pour le début su stage.
• Préparer une synthèse bibliographique en amont du stage à partir d’articles scientifiques portant sur le sujet d'étude en lien avec leur stage.

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.

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 choisir un article scientifique en lien avec le sujet de 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 présenter 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.

Cette unité d’enseignement de 25 heures comprend 3 heures de cours magistraux en anglais et 22 heures de travaux dirigés. Les étudiants travailleront en groupe pour développer leur vocabulaire scientifique en anglais, préparer un exposé et concevoir un poster. L’évaluation inclura des épreuves écrites, comme la rédaction de résumés scientifiques ou des exercices de traduction. L’UE se terminera par un colloque scientifique où les étudiants présenteront leurs posters.

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

Cours/TD
1. Solides cristallins
1.1 classification par types de nature de liaisons, liens avec les propriétés
1.2 notions de maille, de motif et de périodicité
1.3 notion de modes de réseau
1.4 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
2.5 solides covalents, solides moléculaire
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
3.3 lien avec quelques propriétés des solides cristallins

TP
1. manipulation de modèles de structures cristallines

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

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

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)

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 (11h)

• Eléments 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 des cellules animales (neurones).
• Canaux ioniques et forces contrôlant le potentiel de membrane et soutenant le potentiel d’action.

TP (9h)

• Batterie de diffusion et la relation Nernst
• Le potentiel d’action composé
• Le potentiel de membrane

TD (4h)

• Le potentiel de membrane et l’excitabilité.
• La transmission synaptique

OAV1. Comprendre les coopérations fonctionnelles entre neurones et cellules gliales.

OAV2. Comprendre les mécanismes biologiques responsables de l’établissement du potentiel de membrane des cellules vivantes. 

OAV3. Comprendre les évènements membranaires à la base des variations du potentiels de membrane et de l’excitabilité cellulaire, ainsi que de leur propagation passive (potentiel électrotonique) ou active (potentiel d’action). 

OAV4. Comprendre les évènements cellulaires et moléculaires responsables de la communication entre neurones (potentiel synaptique) ainsi que leurs diversités.

OAV5 (transversale) Collecter, analyser, interpréter et présenter des données scientifiques.

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 trois TP effectués en binôme ou trinôme et feront objet d'un compte-rendu qui sera noté. Les exercices d’application abordés en TD ont pour objectifs de renforcer la compréhension des notions théoriques exposées durant les cours magistraux.

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

Connaissances de base de la structure et de l'anatomie des végétaux (niveau L1) et des fondamentaux de la chimie (niveau bac). Notions de base de la biologie cellulaire et moléculaire.

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.

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.

Le module se compose de cours accompagnés de nombreux TDs et TPs qui apportent des informations complémentaires. Cette UE est majoritairement composée de TPs (55%) permettant d'illustrer concrètement les concepts abordés.

BIOLOGIE VÉGÉTALE. Croissance et Développement. JF Morot- Gaudry. Editions Dunod. 3ème édition 2017
BIOLOGIE VÉGÉTALE. Nutrition et métabolisme. JF Morot- Gaudry. Editions Dunod. 3ème édition 2017
BIOLOGIE VÉGÉTALE. JC Laberche. Editions Dunod. 3ème édition 2020
PHYSIOLOGIE VÉGÉTALE. M. Coupé, B. Touraine. Editions Dunod. 2016
PHYSIOLOGIE VÉGÉTALE. Nutrition. R. Heller. Editions Dunod. 6ème édition 2020

Aucun

Le premier cours est consacré aux relations entre la Terre et le vivant, notamment l'Humanité. Le "système Terre" est une machinerie complexe, qui offre les conditions favorables à la vie sous l'action combinée du soleil, du cycle de l'eau et de celui du carbone. L'humanité, après s'être sédentarisée et avoir mis à son service le reste du monde vivant, a désormais une telle influence sur son environnement qu'elle en vient à menacer ces équilibres. On introduit la notion de services rendus par les éco-systèmes et celle d’empreinte écologique.

La seconde séance est articulée autour des trois champs d’organisation de la société : politique, droit et économie. Le fonctionnement des systèmes politiques est mis à l’épreuve par la « collision » des échelles de temps : l’immédiateté des attentes se heurte à la nécessaire vision de long terme. Le droit, à l’origine simple accompagnateur de la prédation de l’environnement, est peu à peu amené à se transformer pour tenir compte des limites planétaires. Enfin, sur le plan économique, la « tragédie des biens communs » illustre le fait qu’une ressource partagée ne peut être durablement gérée sans arbitrage commun.

Le troisième cours fait le lien traite l'amont et l'aval de nos systèmes productifs. La consommation d'énergie est le fondement du système économique. Après avoir analysé les voies très diverses par lesquelles l'énergie est mise à disposition, quelques ordres de grandeur des consommations aux échelles globales et individuelles sont présentés, en soulignant la place dominante des énergies fossiles - en dépit de leurs conséquences climatiques et environnementales. Les pollutions des eaux, de l'atmosphère et des sols sont discutées, en démontrant leurs conséquences parfois très concrètes sur la santé des humains et des écosystèmes.

La quatrième séance est dédiée à la biodiversité, qui se décline en termes d’espèces, de différenciation génétique au sein d’une espèce et d’écosystèmes regroupant des espèces en interaction entre elles et avec leur milieu naturel. Elle est confrontée à deux menaces importantes : le changement d'usage des terres et le phénomène de surexploitation.

La cinquième séance présente les trois autres menaces sur la biodiversité : le changement climatique, les pollutions et les espèces envahissantes. On y découvre les modèles développés pour prévoir l’évolution de la biodiversité en réponse au réchauffement climatique. Les mesures visant à réduire le réchauffement sont discutées à l’aune de leur impact, pas toujours favorable, sur la biodiversité.

La sixième séance présente les principales caractéristiques du système climatique et fait le lien entre le changement climatique et les émissions de gaz à effet de serre par les différents secteurs d’activité humaine. Les diverses méthodes d’étude du climat sont présentées, ainsi que les modèles de climat, leurs bases physiques et la manière dont ils sont contraints par les données témoignant des climats passés et les observations actuelles.

La septième séance aborde la manière de projeter les climats futurs, à partir de scénarios d'émissions de gaz à effet de serre eux-mêmes dépendant des choix de société. On y décrit certaines manifestations importantes du changement climatique, notamment la multiplication d'événements climatiques extrêmes en France et ailleurs dans le monde. Les impacts de ces changements physiques sur les cultures, la végétation et les écosystèmes marins tout comme sur la santé humaine sont abordés.

La huitième séance présente les processus d’adaptation aux changements climatiques et les transformations de société et de gouvernance que cette adaptation impose. Deux secteurs sont choisis pour illustrer le processus d’adaptation : celui de la santé publique et celui de l’agriculture.

La neuvième séance est consacrée aux pistes possibles pour limiter le réchauffement et lutter contre l’érosion de la biodiversité. Cela suppose d’atteindre des émissions nettes de CO2 nulles d'ici 2050, et de revoir notre rapport au vivant et nos modes d’appropriation des terres et des mers. Il faut donc repenser nos façons de produire, travailler, consommer, nous déplacer tout en visant l’équité sociale, ce qui implique nécessairement des compromis dans nos choix sociétaux, économiques et technologiques.

Le principal objectif de cet enseignement est de faire comprendre les mécanismes et conséquences liés au réchauffement climatique et à l’érosion de la biodiversité, ainsi que leurs relations avec nos modes de vie et de consommation. Plus généralement, il s’agira d’acquérir une vision transversale pour appréhender les changements globaux, notamment en lien avec les objectifs de développement durable de l’ONU et le concept de limites planétaires. Les perspectives d’adaptation et de remédiation aux grandes transformations sont également présentées.

L’ensemble des cours est disponible en ligne, en version asynchrone. Le cours se décompose en 9 chapitres, complétés par un TD (ce dernier est proposé en direct, mais son enregistrement est mis en ligne pour les absents). Une ou deux séances de questions-réponses en direct sont également organisées. Un contrôle continu est associé à chaque cours, et un examen final est organisé en fin de session.

Développer une compréhension systémique des enjeux de la transition écologique, dans une approche pluri/transdisciplinaire : articuler différentes échelles de temps et d’espaces, appréhender le concept de limites planétaires, comprendre l’organisation du vivant sur le système Terre, savoir reconnaitre et classer les services fournis par les écosystèmes, faire le lien entre production, consommation et conséquences environnementales.

Etre capable de se projeter dans l’avenir : distinguer prévision et prospective, situer les évolutions actuelles du système terre et les projections pour l’avenir par rapport aux évolutions passées, comprendre comment sont construits modèles et scénarios, identifier les leviers d’adaptation et de transformation des sociétés.

Enjeux de la transition écologique (coll. Sous la direction de Jean-Michel Lourtioz, Jane Lecomte et Sophie Szopa), EDP Sciences, http://doi.org/10.1051/978-2-7598-2661-2