LDD1 Chimie, Sciences de la vie - Site Orsay

-  Savoir nommer la valence des atomes de carbone, oxygène, hydrogène et azote.
-    Savoir reconnaître les fonctions alcool, acide, amine, cétone, aldéhyde, esters.
-    Savoir définir la polarité d’une molécule.
-    Lister les propriétés physico-chimiques de l’eau.
-    Connaître la composition des acides nucléiques.
-    Savoir définir et distinguer les trois domaines du vivant.
-    Savoir décrire et représenter l’organisation générale d’une cellule eucaryote.
-    Savoir décrire et schématiser les étapes de la ségrégation des chromosomes lors de la mitose et de la méiose.
-    Savoir schématiser et décrire un cycle de reproduction sexuée-type chez un eucaryote pluricellulaire.

Chapitre Biochimie / Biologie Cellulaire : 37,5h
Cours : 14h
· Comment construire une cellule ? Constituants élémentaires
· Protéines, la reconnaissance moléculaire au service de la cellule
· Comment transformer la matière ?
· Compartimentation cellulaire
· Organisation de l’espace intracellulaire et Mobilité cellulaire 
· Multicellularité et Microenvironnement cellulaire

Travail non présentiel : 1h sur e-campus : Prérequis aux cours magistraux et cours préparatoires aux TP

Travaux dirigés : 13,5h 
· Constituants de la cellule : structures, propriétés, fonctions et localisation cellulaire
· Structure des protéines et électrophorèse
· Lien entre structure et fonction des protéines, modifications post-traductionnelles
· Transport transmembranaire
· Bioénergétique
· Synthèse et adressage des protéines
· Cytosquelette, Mitose
· Multicellularité, paroi, matrice extracellulaire
· Différenciation cellulaire et signalisation

Travaux Pratiques : 9h
· Électrophorèse des protéines
. Étude comparée des compartiments cellulaires animaux et végétaux

Chapitre Biologie Animale / Biologie Végétale : 34,5h
Cours : 15h
· Introduction générale Biologie Animale / Biologie Végétale présentant notamment les deux modèles de l’UE : amphibiens et plantes à fleurs
· La grenouille : appareils, organes et tissus 
· La reproduction chez les amphibiens : gamétogenèse et fécondation
· Développement embryonnaire précoce du xénope 
· Développement post-embryonnaire des amphibiens : la métamorphose 
· Organisation d’une plante à fleurs et développement primaire
· Développement végétatif secondaire : La croissance en épaisseur 
· La reproduction chez les plantes à fleurs : formation des gamétophytes, gamétogenèse, fécondation et développement embryonnaire

Travaux dirigés : 7,5h
· Les fonctions vitales chez l’animal
· Comparaison de la spermatogenèse et de l’ovogenèse chez les Amphibiens
· Organisation et fonctionnement des méristèmes primaires
· La croissance des plantes ligneuses
· Reconnaissance des principaux tissus chez l’animal et le végétal

Travaux Pratiques : 12h
· Anatomie d’une grenouille adulte – Étude des organes composant les différents appareils 
· Développement embryonnaire précoce d’un amphibien
· Organisation générale d’une plante annuelle : le pois 
Reproduction chez les plantes à fleurs  

Accompagnement personnalisé : 3h
· Une séance de 1,5h : Biochimie / Biologie Cellulaire 
· Une séance de 1,5h : Biologie Animale / Biologie Végétale

Ces séances, programmées après les devoirs sur table, sont prévues pour (1) corriger les devoirs avec les étudiants ayant rencontré des difficultés et (2) proposer des exercices d’approfondissement aux étudiants ayant été plus à leur aise.

Accompagnement en non présentiel : Exercices WIMs

A l'issue de cet enseignement, l'étudiant devra être capable de :

- Identifier et dessiner les structures chimiques de constituants élémentaires du vivant (lipides, glucides et protéines), décrire leurs structures, leurs propriétés chimiques, leurs assemblages intra- et inter-moléculaires et leurs fonctions dans la cellule.

- Identifier et représenter les différents compartiments cellulaires animaux et végétaux, préciser leur composition, décrire leurs fonctions propres et leurs interactions.

- Décrire et expliquer les différents niveaux de structuration intra-, péri- et inter-cellulaire animale et végétale.

- Décrire, à différentes échelles, l’organisation d’un amphibien et d’une plante à fleurs adultes (organismes pluricellulaires), l’illustrer à l’aide d’exemples et de schémas et la mettre en relation avec les grandes fonctions physiologiques de l’organisme.

- Décrire le cycle de vie d’un amphibien et d’une plante à fleurs à différentes échelles (stades, reproduction, processus du développement embryonnaire et post-embryonnaire) et l’illustrer à l’aide d’exemples et de schémas

Objectifs d’apprentissage transversaux :

- Construire une comparaison argumentée pour faire ressortir des points communs et des différences.

-  Appliquer un protocole simple pour réaliser, à l’aide d’outils appropriés, des observations, les analyser et en produire un compte-rendu écrit structuré.

Les chapitres Biochimie/Biologie Cellulaire et Biologie Animale/Biologie Végétale seront abordés en parallèle. Des séances de TD et de TP permettront d’illustrer et/ou approfondir le contenu des CM. 
Deux devoirs sur table auront lieu au cours du semestre et feront l’objet de séances de correction en TD sous forme d’accompagnement personnalisé. Le premier devoir sur table portera sur le chapitre Biochimie/Biologie Cellulaire, le deuxième portera sur le chapitre Biologie Animale/Biologie Végétale.
Les étudiants disposeront d’exercices sur la plateforme WIMS organisés en feuilles de révision par partie de cours au sein de chaque chapitre pour s’exercer sur les différentes notions abordées au cours du semestre. L’acquisition des notions sera évaluée par feuilles d’exercices en ligne (tirage aléatoire des exercices) et les notes seront intégrées au contrôle continu.
Les différents chapitres seront aussi évalués en contrôle continu par des comptes-rendus de TPs.
Un examen terminal de synthèse portera sur l'ensemble des enseignements (CM, TD, TP).

1. Biologie Cellulaire. Des molécules aux organismes. CALLEN JC. Ed. Dunod (2e edition, 2005)
2. Biologie Moléculaire de la Cellule. ALBERTS B. Ed. Médecine science publication/Lavoisier (5e édition 2011)
3. Introduction à la Botanique. DUCREUX G. Ed. Belin (2002)
4. Biologie végétale. RAVEN, EVERT, EICHHORN. Ed. de Boeck (2007)
5. Développement. BEAUMONT A., HOURDRY J., VERNIER JM. et WEGNEZ M. ,Ed. Dunod (1994)
6. Biologie du développement. Le modèle Amphibien. DARRIBERE T. Ed. Diderot, Arts et Sciences, Collection Pavages (1997)

Définir le vocabulaire de base en biologie : atome, molécule, polymère, ADN, chromosome, cellule
Définir les notions d’hérédité, de mutation, d’évolution
Différencier les liaisons hydrogène et covalentes

Chapitre Génétique et Biologie Moléculaire
Cours 10h
  Structure et stabilité de l’ADN : comprendre la stabilité et l’évolution des espèces
  Divisions cellulaires : cycle cellulaire et mitoses
  Les mutations et leurs effets – Notion de crible
  L’expression des gènes : transcription et traduction
  Génétique
 
TP 4,5h
  Estimation du titre d’une culture bactérienne
  Suivi de la croissance de la bactérie Escherichia coli par turbidimétrie, influence de la température et du milieu

TD 9h
  Structure des acides nucléiques 
  Croissance bactérienne et réplication de l’ADN chromosomique
  Génétique : impact des mutations
  Transcription-Traduction
  Les divisions cellulaires : mitose et méiose
  Génétique : ségrégation des allèles
 
Chapitre Évolution 
Cours 8,5h
  Histoire des idées en évolution
  Principes de base de phylogénie 
  Phylogénies moléculaires 
  Arbre du vivant 
  Histoire de la vie sur terre
 
 TP 2h
  Etude du squelette de vertébré : Un exemple d’homologie structurale
 
 TD 5,5h
  Les concepts de base en systématique 
 Alignement de séquences et principes de construction d’un arbre phylogénétique
 Application des concepts et des méthodes de construction à l’aide de feuilles d’exercice WIMS (2 séances)
 Comparaison de phylogénies      
 Relation entre vitesse d’évolution et âge des ancêtres dans un arbre phylogénétique
 
Chapitre Diversité
Cours 7,5h
  Présentation des eucaryotes
  Diversité des eucaryotes photosynthétiques
  Diversité des Eumycètes
  Diversité des Embryophytes
  Diversité des métazoaires
 
 TP 9h
  Diversité du monde microscopique
  Les algues : diversité des organismes photosynthétiques
  Comparaison des plans d’organisation d’un métazoaire diblastique et d’un métazoaire triblastique
 
 TD 4,5h
  Caractérisation des grands groupes d’eucaryotes
  Notion d’échelle et endosymbioses
  Cycles de vie chez les Embryophytes
 
Évolution et Diversité
TD 1,5h 
 Diversité - Etude paléontologique et évolution des arthropodes 

Les étudiants bénéficieront d’un accompagnement personnalisé au travers de deux séances de TD, respectivement de 2h et 1h chacune. Ces séances sont prévues pour corriger avec les étudiants les devoirs sur table.

A l’issu de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

1. Expliquer la théorie de l’évolution et l’appliquer à l’analyse de la diversité du vivant

- Reformuler l’histoire des grandes idées en évolution

- Générer des arbres phylogénétiques simples à partir de la description de caractères morphologiques ou moléculaires

- Analyser les changements morphologiques ou moléculaires sur un arbre phylogénétique

- Mémoriser les grandes étapes de l’histoire de la vie sur terre

2. Décrire la structure, le maintien et l’expression du support de l’information génétique

- Décrire les éléments constitutifs des nucléotides et leur organisation en acide nucléique

- Illustrer les différentes étapes de la réplication de l’acide désoxyribonucléique (ADN)

- Décrire la structure d’un gène procaryote et d’un gène eucaryote et les étapes menant à son expression

3. Identifier les variations de l’information génétique et décrire sa transmission d’une génération à l’autre

- Lister les grandes catégories de mutations et leurs conséquences à l’échelle des molécules et de l’organisme

- Appliquer les lois de génétique mendélienne pour prédire les proportions génotypiques et phénotypiques d’une descendance chez des organismes haploïdes et diploïdes

- Connecter un phénotype mutant avec le résultat d’un crible positif ou négatif

4. Nommer et classer les grands groupes du vivant à partir de caractères diagnostiques

- Schématiser l’origine des mitochondries et des chloroplastes, preuves de l’évolution

- Identifier des caractères homologues à partir de données morphologiques ou moléculaires dans lesquels ils sont observés

- Mémoriser les caractéristiques générales des domaines du vivant et des super-groupes eucaryotes

- Mémoriser les arbres simplifiés des Embryophytes et des Métazoaires et les états de caractères dérivés partagés et caractères propres illustrant leur évolution

5. Analyser les différents cycles de vie en identifiant les grandes étapes et en produire un schéma légendé

- Distinguer méiose et fécondation sur un cycle, en déduire la ploïdie des différentes phases

- Décrire les étapes de la méiose et ses conséquences

- Décrire les étapes de la mitose et la replacer dans le cycle cellulaire

Les chapitres Evolution et Génétique et biologie moléculaire sont abordés en parallèle et avant le chapitre Diversité.
Les étudiants disposent d’exercices sur la plateforme WIMS organisés en feuilles de révision par partie de cours au sein de chaque chapitre pour s’exercer sur les différentes notions abordées au cours du semestre.
 Pour le chapitre Évolution, deux TD consistent en des exercices en ligne sur     WIMS. L’acquisition des notions sera évaluée d’une part via un compte-rendu de TP, d’autre part via une série     d’exercices en ligne (tirage aléatoire des exercices des TD mentionnés ci-dessus) et les notes seront intégrées au contrôle continu.
 Les chapitres Génétique et Biologie Moléculaire et Diversité sont aussi chacun évalués en contrôle continu par une série d’exercices en ligne sur WIMS (tirage aléatoire des exercices des feuilles de révision de chaque chapitre) ainsi que par des compte-rendus de TPs. Ces derniers sont corrigés par l’enseignant, rendus au TP suivant puis corrigés en salles.
 Deux devoirs sur table auront lieu au cours du semestre et feront l’objet de séances de correction en TD sous forme d’accompagnement personnalisé. Un 3ème et dernier devoir sur table de synthèse aura lieu à la fin du semestre.

Bibliographie
1.        CAMPBELL Neil et REECE Jane. Biologie. 9ème édition. Ed. Pearson Education France, 2012.
2.        Elise LELIEVRE, Julie DENOEUD, Jonathan ROQUES, Elise HAMARD-PERON, Mickael AIRAUD. Biologie, Les manuels visuels pour la Licence. Collection Fluoresciences. Ed Dunod, 2018.
3.        Francine BRONDEX. Evolution, synthèse des faits et théories. Cours et questions de révision. Ed. Dunod Université, 1999.
4.        Luc PERINO. Darwin et les sciences de l’évolution pour les nuls. Ed. First, 2018.
5.        LECOINTRE Guillaume et LE GUYADER Hervé. Classification phylogénétique du vivant, volumes 1 et 2, Ed. Belin, 4ème édition 2017.
6.        CASANE Didier et LAU     RENTI Patrick. Penser la biologie dans un cadre phylogénétique. L’exemple de l’évolution des vertébrés. Médecine/Sciences, 2011, 28, 1121-7
7.        RICHARD Daniel. Evolution et Diversité du vivant, L’essentiel pour l’étudiant, Ed Dunod, 2022

Chimie: Composants de l’atome, notion d’isotopes, composition atomique des molécules, quantités de matière et concentrations, équilibrage de réactions chimiques (conservation du nombre d'atomes et de la charge), tableaux d'avancement pour des réactions totales, notions de chaleur et de transferts d'énergie, terminologie de la verrerie « standard » (béchers, éprouvettes, pipettes,…)
Physique: Conversion d'unités et analyse dimensionnelle, force et travail d'une force, interaction coulombienne, énergies (mécanique, potentielle, et cinétique)
Mathématiques: Géométrie - vecteurs et combinaison de vecteurs, géométrie 3D (polyèdres réguliers simples), trigonométrie. Algèbre - puissances de 10, fractions, résolution d'équations du premier degré
Analyse : fonction d'une variable - variations, dérivée, intégrale, représentation graphique, détermination d’équations de droites (pente, ordonnée à l’origine), fonctions logarithme et exponentiel

Cet enseignement apporte les bases en chimie générale en partant de la structure des atomes pour construire la structure et les propriétés des molécules organiques, inorganiques et des solides :

Généralités et Spectroscopie
  - Atomistique : Rappel des constituants de l'atome et définition d'un élément et de ses isotopes. Notion de masse atomique
  - Lumière : Description ondulatoire et corpusculaire de la lumière
  - Spectroscopie : Définition de l'analyse spectrale, des domaines du spectre électromagnétique et des types de spectres (de raies ou continu). Processus d'émission et d’absorption   représentés dans un diagramme d'énergie. Présentation des séries de l'atome d'hydrogène, travaux pratiques de spectroscopie d'émission des atomes H et O dans le visible.
  - Hydrogénoïdes : Formules de Bohr et étude du diagramme d'un hydrogénoïde. Processus d'ionisation

Configuration électronique - Description Quantique et Classification
  - Éléments de Mécanique Quantique : Principe d'Heisenberg, notion de fonction d'onde et équation de Schrödinger
  - Orbitales Atomiques (OA) d'un hydrogénoïde : Description qualitative des OA d'un hydrogénoïde, des nombres quantiques et des représentations usuelles associés
  - Atome poly-electronique : principes directeurs de la structure électronique - Critère de stabilité, exclusion de Pauli, structure énergétique (approximation monoélectronique et appariement).
 - Règles empiriques de Klechkowski et de Hund. Détermination de la couche de valence
 - Tableau Périodique : structuration en blocs et évolution des propriétés atomiques dans le tableau (électronégativité, énergie d'ionisation, ...)

Structure et géométrie des molécules
  - Prévision de structures stable : Modèle de Lewis et règle de l'octet. Notion de valence, d'hypervalence et écriture de charges formelles
 - Prévision de la géométrie : Principes de la méthode VSEPR (Valence Shell Electron Paire Repulsion)
  - Polarité des molécules : Notions de charges partielles sur une liaison et détermination de la polarité de molécules simples.

Molécules organiques
  - Nomenclature : Nomenclature chimique IUPAC (différentes écritures, fonctions chimiques et groupements fonctionnels, ordre de priorité, règle de détermination du nom de composés polyfonctionnelles et écriture des structures chimiques à partir du nom d’un composé)
  - Géométrie des molécules organiques et hybridation : redéfinition de liaison covalente et des limitations du modèle de Lewis et de la théorie VSEPR. Formation de liaison sigma et pi, hybridation des orbitales atomiques et géométrie des atomes dans les molécules organiques, localisation des doublets non liants.
  - Systèmes électroniques délocalisés : systèmes conjugués et mésomérie, coplanéarité et aromaticité, effets inductifs et effet mésomères

Complexes inorganiques
  - Constituants d'un composé inorganique (atome ou ion métallique central, nombre d'oxydation, ligands et denticité) et nomenclature associée.

Cohésion de la matière
 - Les différents types de liaison - liaisons fortes : liaisons covalentes, iono-covalentes, métalliques, liaisons de coordination dans les complexes
  - Les différents types de liaison - liaisons faibles : les forces de Van der Waals (London, Keesom et Debye). La liaison hydrogène et illustration dans les molécules biologiques. Solvatation.

-Etats de la matière : liquide, solide, gaz 

Structures des solides
 - Propriétés structurales des solides (état amorphe ou cristallin, notion d'ordre à courte ou longue distance et de périodicité)
 - Structure des solides cristallins : maille, réseau et motif. Introduction aux empilements de sphères et aux structures simples

Travaux Pratiques :
  1) Spectroscopie d'émission - transition atomique et diagramme des niveaux d'énergie. Observation de spectres d'émission et rédaction d'un compte-rendu de travaux pratiques

  2) Spectroscopie d'absorption : Dosage par spectrophotométrie associé à une réaction de complexation - Utilisation de la verrerie standard en chimie, évaluation des incertitudes de mesure et rédaction d'un compte-rendu de travaux pratiques

1. Travaux pratiques informatisés de visualisation et d'obtention des grandeurs caractéristiques associées aux empilements dans les structures cristallines.

A l’issu de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

1. Décrire la lumière :
   -en utilisant différentes grandeurs caractéristiques
   -en la reliant à des mesures et des éléments de spectroscopie
   -en la replaçant dans le spectre électromagnétique
   -en reconnaissant des sources de rayonnements électromagnétiques et leur nature (spectre continu ou discret)
   -en l’associant à une énergie et le photon.
2. Déterminer les propriétés d’un atome :
   - Savoir identifier et décrire un nucléide
   - Comprendre la notion de quantification. Prévoir l'énergie et le rayon d'un hydrognénoïde à partir du modèle planétaire de Bohr
   - Savoir lire et se repérer dans la classification
   - Savoir écrire une configuration électronique et représenter les électrons dans un modèle de case quantiques
   - Ecrire la configuration électronique fondamentale d'un atome ou d'un ion à l'aide des 3 règles de construction (Pauli, Klechkowski, et Hund) et en déduire les électrons de valence
   - Déterminer la place dans le tableau périodique d'un élément à partir de son numéro atomique et de sa configuration électronique fondamentale et vice-versa
   Connaître l'évolution de quelques propriétés des atomes (taille, électronégativité, énergie d'ionisation, affinité électronique) au sein du tableau périodique
3. Comprendre et utiliser la spectroscopie atomique :
   - Savoir tracer et remplir un diagramme d’énergie
   - Savoir représenter et traiter des transitions
   - Connaître la définition d’une série d’émission
   - Réaliser un bilan d'énergie résultant de l'interaction entre un photon et un atome
   - Manipuler les transitions entre niveaux d'énergie quantifiés d'un hydrogénoïde sur le modèle atomique de Bohr
   - Reconnaître et différencier un spectre de raies en émission, en absorption et un spectre continu.
   - Identifier les éléments d'un instrument de spectroscopie : élément de dispersion, source, fentes, détecteur
   - Utiliser la loi de Beer-Lambert pour retrouver la concentration ou l'absorbance d'un composé en solution
4. Savoir qu'une particule peut être caractérisée par une énergie mais aussi par une fonction d'onde. Avoir une notion du concept d’Orbitale Atomique
5. Prédire les propriétés d’une molécule à partir la structure de Lewis  :
   - Décrire la répartition des électrons de valence d'une molécule (formule de Lewis), en utilisant la règle de l'octet (et en en connaissant les limites)
   - Appliquer la théorie VSEPR pour déterminer la géométrie d'un édifice moléculaire
   - Déterminer la polarité d'une molécule à partir de sa géométrie
   - Déterminer les nombres d'oxydation à partir des structures de Lewis des molécules organiques.
6. Représenter, nommer et décrire des molécules organiques :
   - Déterminer le nom en nomenclature IUPAC des molécules polyfonctionnelles.
   - Ecrire une structure développée, semi-développée et topologique de toutes molécules organiques.
   - Identifier les fonctions ou groupements fonctionnels (acide carboxylique, alcool, ester, amine, aldéhyde, cétone, amide, thiol, éther oxyde,insaturations...) et déterminer la fonction principale.
   - Classer les groupements fonctionnels par priorité décroissante
   - Employer les préfixes et suffixes associées aux fonctions, substituants et insaturations
   - Assembler les différents éléments (suffixe, préfixe, numérotation, insaturations, chaine carbonée) afin de déterminer le nom des molécules polyfonctionnelle en nomenclature IUPAC
   - Prédire l’état d’hybridation des atomes et représenter les formes limites
   Déterminer l'hybridation des atomes de C, O et N dans des molécules simples et déterminer l’orbitale dans laquelle se trouve le doublet non liant de l’azote.
   - Décrire les effets électroniques de groupements dans des molécules organiques
   - Identifier les systèmes conjugués et aromatiques et représenter ses formes mésomères éventuelles.
7. Décrire la structure d'un composé inorganique de coordination. 
   - Prévoir la denticité d'un ligand, calculer un nombre d'oxydation.
   - Identifier les composants d'un composé de coordination à partir de son nom ou sa formule.

- Identifier les différents types de liaison (covalente à ionique)

1. Faire le lien entre cohésion de la matière / Forces intermoléculaires :
   - Connaître les différents types de liaisons (physiques et chimiques) pouvant exister entre atomes et molécules et leurs caractéristiques principales
   - Prédire la formule chimique d'un solide ionique
   - Expliquer les différences de température de transition de phase de composés proches en relation avec les forces intermoléculaires en présence
   - Identifier les composés susceptibles de participer à des liaisons hydrogène
2. Décrire l'architecture de la matière à différentes échelles (du moléculaire au solide)

- Décrire les empilements d'atome dans un solide cristallin, calculer la compacité et la masse volumique

1. Rédiger un compte-rendu de travaux pratiques en chimie
2. Réaliser une mesure par spectrophotométrie de l'absorbance d'un composé en solution :
   - Effectuer les opérations courantes dans un laboratoire de chimie en toute sécurité
   - Utiliser la verrerie adaptée. Estimer quantitativement les erreurs associées aux opérations courantes de laboratoire en chimie.
   -Réaliser une gamme étalon et s'y référer pour doser une concentration inconnue.

Le programme sera déroulé dans l'ordre des chapitres, avec la répartition suivante en terme de volume horaire (CM, TD). Cette répartition peut être modulée entre chapitres suivant l'avancement, mais en conservant un total de 27 h en CM, 30 h en TD et 8 h en TP.
Chapitre 1, 2 et 3 (CM 14h, TD 14h)
Chapitre 4, (CM 7h, TD 8 h)
Chapitre 5 et 6 (CM 3h, 2h TD)
Chapitre 7 (CM 3h, TD 5h)
3 séances de travaux pratiques sont prévues :
   3h : Spectroscopie de l'atome d'hydrogène et de l'atome d'oxygène. L'évaluation portera sur la qualité des mesures et l'interprétation des résultats.
  
   3h : Établissement d'une gamme étalon et dosage par spectrophotométrie de complexes de cuivre. Une attention particulière sera portée à la réalisation de manipulation élémentaire en chimie de laboratoire comme les pesées et les dilutions. Un travail préparatoire de rédaction des objectifs et de la méthode d'investigation sera demandé.

 2h : Travaux pratiques informatisés de visualisation et d'obtention des grandeurs caractéristiques associées aux empilements dans les structures cristallines.

  Un accompagnement différencié sera proposé à travers des séances de retour sur les notions mal acquises après les épreuves. Des travaux personnels d'approfondissement de notions seront proposés aux étudiants ayant acquis un socle de compétences nécessaire. 
  Une séance de TD manipulation de modèles moléculaires est prévue pour aider à la visualisation de la géométrie des molécules si nécessaire. 
   La 3ème séance de TP comportera une partie différenciée suivant l’aptitude des étudiants à réaliser correctement les opérations élémentaires de chimie de laboratoire.
   Des exercices en ligne (WIMS) notés seront effectuer tout au long du semestre en préparation et en révision des séances de TD.

LIVRES DE COURS :
- Chimie - Cours, exercices et méthodes. Stéphane Perrio (Auteur), Béatrice Roy (Auteur),
Jean-Yves Winum (Auteur) Editions DUNOD
- Chimie : Collection Les Manuels Visuels Pour la Licence (Fluoresciences, DUNOD)
- Chimie : Visa pour la prépa, par Séverine Bagard et Nicolas Simon (Dunod)
- Chimie générale par René Didier et Pierre Grecias (collection Lavoisier chez Tec&Doc).
- Cours de Chimie Physique, par Paul Arnaud (Dunod)
- Structure électronique des molécules, Yves Jean et François Volatron (Edisciences)
1- De l’atome aux molécules simples
- Chimie générale « tout le cours en fiches » par Alain Sevin et collaborateurs (DUNOD)
- Chimie 3 (introduction à la chimie inorganique, organique, et à la chimie physique), Andy
Burrows, John Holman, Andy Parsons, Gwen Pilling, Gareth Price, Edition DeBoeck ,
édition Deboeck
- Chimie inorganique, Catherine E Housecroft, Alan G Sharpe, édition deboeck
- Chimie organique, Jacques Maddaluno, Véronique Bellosta, Isabelle Chataigner édition
Dunod

LIVRES D’APPROFONDISSEMENT :
- Chimie générale, par Atkins (InterEditions)
- Chimie générale, par Mc Quarrie/Rock (De Boeck Université)

HISTOIRE DES SCIENCES :
- L'atomisme antique : Démocrite, Epicure, Lucrèce, par Jean Salem (Livre de Poche). Lire
le chapitre 1 – Disponible à la BU.
- De l'alchimie à la chimie, par Olivier Lafont (Ellipse) – Disponible à la BU. Tout petit
livre, très intéressant, à consulter.
- Les atomes, par Jean Perrin (Livre de poche Flammarion) – Disponible à la BU, à avoir
chez soi.

Mathématiques lycée :
-algèbre élémentaires
-Calculs de dérivées
-Fonction exponentielle
-Fonction logarithme népérien
-Intégration

Mathématiques du S1 BCST
Chimie du S1 BCST

Physique-chimie lycée :
-Constitution de la matière à l’échelle macroscopique (corps pur et mélanges au quotidien et les solutions aqueuses)
-Modélisation des transformations de la matière et transfert d’énergie (transformation physique et transformation chimique)

• Représentation spatiale des molécules
• Du macroscopique au microscopique
• Transferts d’énergie entre systèmes macroscopiques
• Acide et Base de Bronsted

Première partie : Acquisition des compétences de base nécessaire à l’étude des réactions chimiques en solution

• Formation d’une solution (définition de solution, propriétés physico-chimiques du solvant eau, dissolution et solubilité, électro-neutralité des solutions ioniques, unités de concentration)
• Equation-bilan d’une réaction chimique (écrire, équilibrer et tableau d’avancement)
• Calcul d’une quantité de matière, réactif limitant et rendement

Seconde partie : Les principes de la thermodynamique

• Énoncé du premier principe et définir l’enthalpie. Chaleur et calorimétrie (changement d’état).
• Introduction qualitative de l’entropie en la reliant au désordre
• Énoncé du 2nd principe en introduisant simplement la notion de création d’entropie. On se focalisera sur des transformations réversibles, on précisera que dans les cas réversibles l’entropie créée est nulle.
• Calcul des variations d’entropie pour des transformations réversibles et en particulier à pression constante sous l’effet d’une variation de température.
• Troisième principe de la thermodynamique et variations qualitatives de l’entropie (influence de l’état physique, du numéro atomique, du nombre d’atomes, de la structure…)

Troisième partie : Applications des principes aux réactions chimiques

• Introduction des grandeurs de réaction
• Lien entre chaleur de réaction et fonctions d’état
• Réalisation d’un bilan énergétique d’une réaction chimique
• Définition des réactions conventionnelles notamment réactions de formation et réactions de combustion
• Calcul enthalpie / entropie de formation, de réaction et de combustion – Variation avec la température – Notion de cycle de Hess sans changement d’état.

Quatrième partie : Différencier les différents stéréoisomères et déterminer leurs configurations

• Distinguer les isomères plans des stéréoisomères.
• Écrire une représentation tridimensionnelle (Cram, Newman, équilibre chaise-chaise, Fischer) de molécules organiques.
• Différencier les stéréoisomères de conformation des stéréoisomères de configuration et déterminer précisément le type de stéréo-isomérie (conformère, énantiomère, diastéréoisomère).
• Déterminer si une molécule est chirale.
• Identifier le conformère le plus stable.
• Déterminer les descripteurs des centres stéréogènes et des doubles liaisons sur des molécules simples.

Cinquième partie : Identifier les catégories de réaction chimiques et prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples

• Classer des espèces (oxydant/réducteur, acide/base, nucléophile/électrophile)
• Utiliser le formalisme d’écriture de chimie organique
• Identifier les catégories de réactions chimiques
• Comparer la stabilité de composés organiques.
• Identifier les fonctions acides et basiques sur des composés organiques.
• Classer des molécules organiques selon leur force acide ou basique.

Sixième partie : Trouver une structure de molécules organique simple à partir de données spectroscopiques IR et RMN

• Extraire du spectre infra-rouge les nombres d’onde des absorbances et en déduire les fonctions présentes sur une molécule organique simple
• Décrire un spectre RMN (déplacement chimique, multiplicité, constante de couplage, intégration)
• Différencier les atomes d’hydrogène équivalents. Traduire la multiplicité d’un signal en motif.
• Proposer une structure de molécules correspondant à un spectre proton assez simple.

Septième partie : Réaliser une synthèse simple et une purification en suivant un protocole expérimental.

• Choisir la verrerie adaptée à la manipulation et suivre un protocole
• Réaliser une extraction liquide-liquide à l’aide d’une ampoule à décanter
• Séparer des composés par chromatographie sur couche mince
• Déterminer un point de fusion
• Mettre en place un protocole de purification chimique (recristallisation et/ou distillation)

A l’issue de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

- Acquérir des compétences de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution
- Énumérer, expliquer les trois principes de la thermodynamique
- Appliquer les trois principes de la thermodynamique
- Différencier les différents stéréoisomères et déterminer leurs configurations
- Identifier les catégories de réaction chimiques et prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples
- Trouver une structure de molécules organique simple à partir de données spectroscopiques IR et RMN.
- Réaliser une synthèse simple et une purification en suivant un protocole expérimental.

Enseignement avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests sur e-campus).
QCM, interrogation orale et écrite en TD.

« Toute la chimie pour bien commencer sa licence » , V. Alezra, de Boeck Supérieur ; « Principes de chimie » , P. W. Atkins, L. Jones, L. Lavermann, de Boeck Supérieur ;
« Thermodynamique » , Richard Taillet, deboeck superieur
« Fluoresciences Les manuels visuels pour la science - Chimie » , Stéphane Perrio, Béatrice Roy et Jean-Yves Winum, DUNOD
« Traité de Chimie Organique », Vollhardt et Schore, Ed. De Boeck Université
« Chimie Organique : Tout le cours en fiches », J. Madaluno, I Chataigner, F ; Couty, L. Garcia, A. Harrison-Marchand, M.-C. Lasne, J. Rouden, Dunod.

Généralités
Objectifs et méthodes de la Physique, grandeurs et dimensions, cohérence des résultats.

Bases de la mécanique
Notion de vecteurs forces, lois de Newton, statique du point matériel à une dimension, dynamique à une dimension, mouvement avec force de frottement fluide (exemples : chute avec frottement, bulles dans liquide, électrophorèse), force de rappel d’un ressort et oscillateur harmonique (exemple : vibration molécule approche classique).

Statique des fluides
Masse volumique, densité, pression, poussée d’Archimède, loi d’évolution de la pression avec la profondeur.

A l’issue de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

- Évaluer l’homogénéité d’une équation en utilisant les notions de grandeur, de dimension et d'unité de mesure.

- Vérifier la cohérence d'un résultat : sensibilité aux paramètres du problème, comportement aux instants particuliers, ordre de grandeur du résultat numérique. 

- Présenter les principes de la mécanique et montrer qu'ils s'appliquent à de très nombreux phénomènes.

- Étudier des systèmes dynamiques et savoir utiliser des équations différentielles pour décrire l'évolution de ces systèmes.

- Acquérir de l’autonomie face à une question scientifique

L'enseignement se déroule sous la forme de Cours Magistraux (11,5h) et de Travaux Dirigés (13,5 h).

Yan PICARD, Physique: Outils et méthodes pour réussir la L1, DeBoeck Supérieur, ISBN-10 : 2807321909, ISBN-13 : 978-2807321908
Eugène HECHT, Physique, DeBoeck Supérieur, ISBN-10 : 2744500186, ISBN-13 : 978-2744500183

1. Étude de fonction :

- Représentation graphique, dérivation, composition. 

- Tableau de variation, extrêmas, fonction réciproque.
 
2. Intégration : 

- lien primitive/intégrale, formule d'intégration par parties,
- changement de variable, intégrale sur des intervalles non bornés.
 
3. Introduction aux fonctions de plusieurs variables : 

-lignes de niveau, dérivées partielles, erreur de mesure.
 
4. Calcul des probabilités : 

- Événements, probabilités conditionnelles, indépendance.
 
5. Variables aléatoires discrètes : loi, espérance, variance et les lois usuelles :
- Bernoulli, binomiale, uniforme, géométrique, hypergéométrique, Poisson
 
6. Variables aléatoires continues : 

-Fonctions de répartition, quantiles et les lois usuelles : uniforme, exponentielle, gaussienne.
 
7. Convergence en loi :

- approximation de l'hypergéometrique par la binomiale,
  de la binomiale par la Poisson ou la gaussienne.

Le but est de consolider les acquis du lycée et de donner les outils mathématiques utiles pour poursuivre en Biologie ou Chimie ; plus particulièrement nous étudierons les fonctions et les probabilités.

A l’issue de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

1. Évaluer l’homogénéité d’une équation en utilisant les notions de grandeur, unité de mesures. Réaliser des conversions.
2. Reconnaître la forme mathématique et graphique des fonctions usuelles (linéaire, log, exponentielle), calculer la dérivée d'une fonction et faire le lien avec sa forme graphique en utilisant si nécessaire un calcul de limites.
3. Calculer l'intégrale des fonctions d'une variable et faire le lien avec le graphe de la fonction.
4. Calculer les dérivées partielles d'une fonction à plusieurs variables. Estimer une erreur de mesure.
5. Décrire les lois de probabilité usuelles (Bernoulli, Binomiale, Poisson, Gaussienne)
6. Calculer l'espérance et la variance d'une variable aléatoire. Reconnaître l’indépendance (ou non) des variables aléatoires.

Les enseignements sont dispensés sous forme de cours magistraux et travaux dirigés.

Analyse de terminale S: exponentielle, logarithme, primitives, études de fonctions.

L’objectif de ce module est d’étudier des équations et courbes liées à la modélisation en biologie et en chimie. Pour un certain nombre de modèles, cela revient à résoudre des équations différentielles qui dépendent par ailleurs de paramètres que l’on peut ajuster par des méthodes statistiques afin que le modèle corresponde le mieux possible à un jeu d’observations.
Plan du cours :

1. Ajustement statistique

   - Régression linéaire

   - Solutions d’équations et calibration

2. Equations différentielles

   - Equations différentielles linéaires

   - Equations à variables séparables et primitives

Savoir résoudre des équations, tracer et interpréter les solutions. Etre capable d'anlayser les paramètres du problème et les approcher grâce à des données expérimentales.

Cet enseignement sera assuré sous la forme de cours/TD.

Maths de niveau baccalauréat

• Electrocinétique : courant et tension électrique, loi des mailles, loi des nœuds, résistances, capacité et inductance. Régime stationnaire vs régime permanent. Modèle électrique simple de la membrane cellulaire.
  TP1 : Charge et décharge d’un condensateur plan.
• Phénomènes de surface : tension superficielle, (force et énergie), notion de surfactant, capillarité, loi de Jurin. Système pulmonaire : rôle du surfactant.
• Hydrodynamique : fluides visqueux, force de viscosité, résistance hydraulique, loi de Poiseuille, nombre de Reynolds. Le système vasculaire depuis l’aorte jusqu’aux capillaires, montée de la sève dans les végétaux.
  TP2 : Mesures de tensions superficielles et de viscosité
• Diffusion : Marche au hasard et mouvement Brownien, diffusion de Fick et Fourier, osmose, perte de chaleur par conduction, convection et radiation, loi de Stefan.
  TP3 : Analyse et modélisation des données du TP3
• Ondes : Description mathématique d’une onde progressive, ondes mécaniques sonores (communication et échographie), ondes stationnaires, description de la lumière comme onde électromagnétique, diffraction par une fente (implication pour la résolution spatiale en microscopie, diffraction X pour la cristallographie).
  TP4 : Ondes stationnaires sur une corde.
  TP5 : Structure de l’ADN par diffraction X : analogie par diffraction optique visible

•  Faire appel à des connaissances interdisciplinaires pour analyser une question biologique - Savoir acquérir des données expérimentales quantitatives, les mettre en forme et évaluer simplement leurs incertitudes
• Savoir mettre en correspondance des données expérimentales et les lois physiques simples (modélisation)
• Maitriser les bases de circuits simples en électrocinétique et le modèle simple d’une membrane cellulaire. Concepts de régime stationnaire et régime permanent.
• Savoir décrire et mettre en équation les bases biophysique de la circulation sanguine générale et des échanges gazeux au niveau capillaire
• Maitriser les notions d’ondes progressives, de superposition des ondes, ondes stationnaires. Savoir établir la différence de marche entre 2 rayons. Faire des calculs simples de limites de résolution par diffraction.
• Savoir utiliser un oscilloscope, y compris sur ses fonctions avancées
• Savoir analyser des images quantitativement avec le logiciel FIJI (ImageJ)

13 cours /TD intégrés de 2h, 6 TP de 4h. Les cours intègrent des exercices afin de tester et mettre en application immédiate les connaissances étudiées. Chaque début de cours commence par un court questionnaire (avec vote type boitier réponse / Wooclap ou main levée) pour faire le point et consolider le cours précédent. Les TP sont alignés sur les cours, chaque TP correspond à un des grands volets bien identifiés du cours. Ils visent à d’une part à observer, quantifier et modéliser les phénomènes physiques, et, d’autre part un effort importante sera dédiée à l’acquisition de compétences pratiques (prise de données et analyse quantitative, modélisation, outils).

Le SPOC Entreprise 360 (Cours en ligne) vise à commencer à sensibiliser les étudiants au monde de l’entreprise dans le but de favoriser leur insertion à l’issue de leur cursus à l’université. A travers ce SPOC, les étudiants aborderont le lien entre buts, missions et priorités des entreprises, la place du profit dans l’entreprise et la place de l’entreprise dans le circuit économique. Ils y découvriront aussi les différents éléments structurants d’une entreprise auxquels ils seront confrontés dès lors qu’ils postuleront pour un recrutement. 
Outre ce SPOC, l'UE comprend également une journée de rencontres, via des interviews en ligne, avec des acteurs de l'environnement socioprofessionnel. Sont également proposés 3 ateliers visant à amener l’étudiant à engager une réflexion personnelle sur lui-même et sur ce qui l’anime dans la vie, à l’aider à développer une meilleure connaissance de soi et à cultiver sa confiance en lui. Ils l'invitent à observer sa place dans le monde d’aujourd’hui et à réfléchir sur ses choix passés ou à venir. 
Enfin, le « Lab’Oratoire » se concentre sur l’art oratoire, essentiel pour le parcours universitaire et professionnel, via une approche spécifique basée sur le corps et ses réactions. Les ateliers, animés par des intervenants spécialistes de la prise de parole en public, permettent aux étudiants de travailler leur posture et la gestion du stress, tout en renforçant leur confiance en soi, l’affirmation de soi et le respect des autres. 
Cette UE s’adosse à l’Unité d’Enseignement « PPEI - S'approprier son Projet Professionnel » de façon à permettre aux étudiants de mieux préciser leur projet professionnel.

A l’issue de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

- Identifier les principales caractéristiques d’une entreprise.
- Identifier les enjeux des situations de communication dans les organisations.
- Identifier les éléments structurants de l’organisation d’une entreprise.
- Décrire les grandes orientations d’une entreprise.
- Pratiquer la prise de parole en public.
- Analyser ses valeurs pour être en accord avec son projet professionnel.

SPOC Entreprise 360 : 6 séances de 2h de cours en ligne.
Journée des métiers et des formations : écoute d'interviews avec des professionnels du monde socio-économique pour découvrir leur parcours professionnel et leur cheminement personnel pour y parvenir.
3 ateliers de 2h animés par le pôle Orientation et Insertion Professionnelle de l'université.
Ateliers Lab'Oratoire : 5h, en groupe de TD, réparties en 2 séances de travail, suivies d'une restitution collective devant l'ensemble des étudiants de la filière.

Savoir nommer la valence des atomes de carbone, oxygène, hydrogène et azote
Connaître la structure électronique des atomes et la formation des liaisons covalentes à l’origine des molécules.
Connaître les différents types de liaisons (faibles et fortes) inter et intramoléculaires.
Citer les grandes catégories de molécules qui composent le vivant.
Connaître les macromolécules du vivant et leur rôle dans la cellule.

Description : Cet enseignement bi-disciplinaire (chimie et biologie) s'appuie sur la question de l'origine de la vie pour présenter les lois physiques et chimiques qui régissent la nature, les propriétés et la formation des molécules du vivant, ainsi que les propriétés minimales communes à tout système vivant. Il présente les hypothèses concernant comment ont pu se former les molécules simples et les structures moléculaires plus complexes dans les conditions du milieu environnant (terre primitive), et comment ces structures ont pu se combiner pour permettre l’émergence de la vie, son maintien et son évolution sur plusieurs milliards d’années.
Le cadre thématique de l’origine de la vie, pris en exemple, permettra d’illustrer les différentes approches d’une démarche scientifique, et l’importance de l’interdisciplinarité dans la résolution d’une question scientifique.

Contenu des cours magistraux (9h)

Introduction, définition du vivant, hypothèses actuelles sur l’émergence de la vie, hypothèses sur les lieux d’émergence de la vie terrestre, arguments et contre-arguments.
Structure et propriétés des briques de la vie (fonctions chimiques, interactions, chiralité, polymérisation)
Histoire des idées sur l’émergence de la vie (génération spontanée, vitalisme, panspermie)
Nucléosynthèse : formation des noyaux, des atomes et des molécules après le big-bang
Energie de liaison (entre particules, et entre atomes) et énergie échangée au cours d’une réaction.
Echanges de protons et d’électrons (réactions acide-base et réactions d’oxydo-réduction)
Réactions chimiques : Notions de vitesse et d’équilibre (cinétique et thermodynamique)
Réactions chimiques : Energie d’activation et énergie libre de Gibbs
Réactions chimiques : Optimisation via la catalyse, l’activation de molécules, et le couplage de réactions.
Autocatalyse
Notion de compartimentation : structure et propriétés de l’eau, comportement des molécules amphiphiles en milieu aqueux. Propriétés d’auto-asssemblage.
Stockage et transmission d’information : structure et propriété des acides nucléiques – le monde ARN, arguments et contre-arguments
Vers la première protocellule : Etudes de différents modèles de protocellules

Contenu des TD (16h)

Energie de liaisons
Réactions Redox
Réactions Acide-bases
Chiralité du monde vivant
Réactions chimiques en phase aqueuse
Aspect cinétique et thermodynamique, optimisation des réactions
Liaisons intermoléculaires, assemblage d’amphiphiles
Monde ARN : transmission d’information et évolution
Protocellules : les différents modèles

Contenu des TP (8h30)

TP1 : Formation de liposomes, et propriétés d’encapsulation
TP2 : Synthèse chimique d’une brique du vivant : l’adénine (base azotée)

OAV1 : Décrire les hypothèses actuelles concernant l’émergence de la matière à partir de la théorie du Big-Bang (Scénarios et théories).

Décrire les différentes étapes de la formation des atomes Citer les lieux où les premiers processus ont conduit à l’émergence de la matière. Comparer la nucléosynthèse primordiale, stellaire et interstellaire en fonction des noyaux formés, et de l’énergie de liaison entre particules. Connaître la différence entre les réactions nucléaires et les réactions chimiques. Décrire l’enchaînement qui permet de passer des atomes aux principales biomolécules du vivant  (?petites molécules ? molécules organiques ? briques de la vie ?) OAV2 : Décrire les hypothèses actuelles concernant l’émergence de la vie sur terre (Scénarios et théories). Citer les grandes caractéristiques de la vie. Connaître les deux grandes écoles de pensée concernant l’émergence du vivant et les théories qui y sont associées. Décrire les hypothèses actuelles concernant les lieux où les premiers processus ayant conduit à l’émergence de la vie ont pu se mettre en place. Citer  les arguments en faveur ou en défaveur de ces hypothèses. Connaître la formule chimique des gaz atmosphériques et des premières molécules organiques formées. OAV3 : Caractériser une réaction chimique d’un point de vue énergétique et cinétiques en termes de transfert de protons et d’électrons. Comparer  deux liaisons covalentes en termes de stabilité et de réactivité, d’après les énergies de liaisons. Définir le pH. Connaître les transferts de protons associés aux réactions acide-bases pour définir les espèces ioniques à l’origine des interactions faibles nécessaires à la réactivité et associations biomoléculaires.  Savoir reconnaître un acide et une base de Brönsted. Ecrire une réaction acido-basique, savoir définir le pKa d’un couple acido-basique et établire un diagramme de prédominance en fonction du pH. Connaître la notion de force d’un acide ou d’une base dans l’eau. Définir ce qu’est un réducteur ou un oxydant. Déterminer le nombre d’oxydation d’un atome engagé dans une molécule par la méthode des électronégativités, en déduire si, lors d’une réaction, cet atome subit une réduction ou une oxydation. Ecrire une demi équation redox. Identifier le sens de la réaction redox thermodynamiquement favorable grâce à une échelle de potentiels standards. A partir des énergies de liaisons, calculer la variation d’énergie au cours d’une réaction en décrivant précisément la méthode. Illustrer les variations d’énergies au cours d’une réaction chimique par un diagramme d’énergie légendé. Identifier les composantes, cinétiques et thermodynamiques, d’une réaction. D’après un diagramme énergétique, une variation d’énergie ou un profil de concentration, déduire si la réaction est thermodynamiquement favorisée ou non, cinétiquement favorisée ou non. Définir les notions de catalyse et d’activation. Identifier et justifier des solutions permettant de rendre favorable une réaction et savoir modifier en conséquence le diagramme énergétique de cette réaction. Citer les trois principaux types de catalyse : homogène, hétérogène et enzymatique. Evaluer des cinétiques de réactions chimiques associées à l’origine du vivant au travers de calculs de constantes de vitesse et des temps de demi-réactions. Reconnaitre une (suite de ) réaction(s) catalytique, et citer ses propriétés. OAV4 : Décrire la structure et les propriétés des briques de la vie et identifier les réactions de synthèse et de polymérisation de ces molécules. Savoir reconnaître les fonctions chimiques présentes dans les sucres, les acides aminés, les nucléotides, les acides gras, ainsi que les liaisons amide et ester. Schématiser la formule générale d’un acide aminé, et l’organisation d’un nucléotide ou d’un acide gras. Déterminer l’état d’ionisation de ces molécules en fonction du pH à partir des valeurs des pKa (diagramme de prédominance). Définir la notion de chiralité. Identifier si une molécule est chirale ou non. Savoir illustrer la différence entre deux énantiomères. Expliquer les conséquences de la chiralité dans une réaction chimique ou biochimique. Illustrer la notion de stéréospécificité et la mettre en rapport avec l’homochiralité du monde vivant. Décrire la formation d’une liaison peptidique et identifier une réaction de polymérisation. Identifier les réactions de synthèse des sucres, des acides gras et des acides aminés qui auraient pu avoir lieu en conditions prébiotiques. Identifier si une réaction ou une suite de réaction est autocatalytique ou non. Expliquer l’importance de l’autocatalyse dans la production de molécules organiques simples (sucres) ou de biopolymères (acides nucléiques) OAV5 : Citer les forces intermoléculaires et leurs conséquences sur le comportement des molécules amphiphiles en lien avec l’assemblage de compartiment. Lister les propriétés physicochimiques de l’eau. Enumérer et discuter les différentes forces intermoléculaires intervenant entre un soluté et un solvant. Identifier les parties polaires ou apolaires d’une molécule. Prédire si un soluté est soluble/miscible dans un solvant donné. Décrire et représenter/schématiser la structure d’une molécule amphiphile et en déduire ses propriétés et son comportement en milieu aqueux, en fonction de sa concentration, et de la présence d’autres molécules amphiphiles. Définir la concentration micellaire critique (CMC) d’un détergent. OAV6 : Illustrer l’importance du stockage d’information dans l’évolution biologique et dans la multiplication et le bon fonctionnement de protocellules. Expliquer pourquoi les systèmes vivant doivent pouvoir stocker et transmettre des informations. Citer les propriétés de l’ARN qui ont conduit à la théorie du monde ARN. Citer les limites de cette théorie. Illustrer comment la sélection darwinienne et l’évolution peuvent s’appliquer à une population d’acides nucléiques, et pourquoi le taux de mutation ne doit être ni trop faible ni trop élevé. Représenter une cellule minimale et décrire son fonctionnement, identifier pourquoi un système peut correspondre ou non à une protocellule viable. OAV7 (Transversal) : Appliquer un protocole expérimental simple pour réaliser, à l’aide d’outils appropriés, des observations, les analyser et en produire un compte-rendu écrit structuré. Mettre en œuvre un protocole expérimental simple. Nommer le matériel et appareillage mis à disposition. Employer correctement du matériel et des équipements de laboratoire en (micropipette, spectrophotomètre…) en respectant les consignes, et les règles de sécurité. Calculer des grandeurs caractéristiques théoriques ou expérimentales, et les comparer. Au travers d’un compte-rendu structuré, décrire le principe et l’objectif des expériences réalisées, schématiser les phénomènes observés expérimentalement, et justifier les conclusions de manière logique.

Contenu des cours magistraux (9h)

Introduction, définition du vivant, hypothèses actuelles sur l’émergence de la vie, hypothèses sur les lieux d’émergence de la vie terrestre, arguments et contre-arguments.
Structure et propriétés des briques de la vie (fonctions chimiques, interactions, chiralité, polymérisation)
Histoire des idées sur l’émergence de la vie (génération spontanée, vitalisme, panspermie)
Nucléosynthèse : formation des noyaux, des atomes et des molécules après le big-bang
Energie de liaison (entre particules, et entre atomes) et énergie échangée au cours d’une réaction.
Echanges de protons et d’électrons (réactions acide-base et réactions d’oxydo-réduction)
Réactions chimiques : Notions de vitesse et d’équilibre (cinétique et thermodynamique)
Réactions chimiques : Energie d’activation et énergie libre de Gibbs
Réactions chimiques : Optimisation via la catalyse, l’activation de molécules, et le couplage de réactions.
Autocatalyse
Notion de compartimentation : structure et propriétés de l’eau, comportement des molécules amphiphiles en milieu aqueux. Propriétés d’auto-asssemblage.
Stockage et transmission d’information : structure et propriété des acides nucléiques – le monde ARN, arguments et contre-arguments
Vers la première protocellule : Etudes de différents modèles de protocellules

Contenu des TD (16h)

Energie de liaisons
Réactions Redox
Réactions Acide-bases
Chiralité du monde vivant
Réactions chimiques en phase aqueuse
Aspect cinétique et thermodynamique, optimisation des réactions
Liaisons intermoléculaires, assemblage d’amphiphiles
Monde ARN : transmission d’information et évolution
Protocellules : les différents modèles

Contenu des TP (8h30)

TP1 : Formation de liposomes, et propriétés d’encapsulation
TP2 : Synthèse chimique d’une brique du vivant : l’adénine (base azotée)

Modalités de contrôle des connaissances
Une épreuve finale de synthèse, sur table et en salle d'examen sur l'ensemble de l'enseignement/durée 2H30
Une épreuve sur table en salle d'examen sur les quatre premiers cours et quatre premiers TD/durée 1H30
Un contrôle écrit sur les TD 5, 6 et 7 de 30 min
Deux comptes-rendus de TP

1- Muriel Gargaud, Hervé Martin, Purificacion Lopez-Garcia, Thierry Montmerle, Robert Pascal –Le Soleil, la Terre… la Vie, la quête des origines (Belin – Pour la science). 2009.
2- André Brack et François Raulin-L’évolution chimique et les origines de la vie (Masson) - 1997.
3- Marie-Christine Maurel –La naissance de la vie (Dunod) – 2003.
4- Pratt et Cornely – Biochimie (De Boeck)- 2012
5- Drew Myers-Surfaces, Interfaces, and Colloids: Principles and Applications-Wiley-VCH-1999
6- Françoise Brochard-Wyart-Chimie Générale-Dunod-2016

A l'issue de la présentation générale du contenu et des objectifs de l’UE en amphithéâtre, chaque étudiant choisit un thème (métier ou secteur d’activité) qui constitue son "projet professionnel". Il intègre ensuite une équipe de 3 à 6 étudiants partageant le même thème. Au cours de l’UE, chacun devra :
- effectuer une recherche documentaire pertinente et approfondie sur le(s) métier(s) choisi(s) 
- réaliser des interviews de professionnels
- faire une présentation orale à l'aide d'un support.
Des séances de TD de durée variable jalonneront ce travail, afin de faire le bilan des informations recueillies et de préparer les étapes suivantes du travail. La méthodologie suivie sera semblable à celle d'une recherche scientifique.

A l’issue de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :
- Décrire un métier à différents niveaux (missions / environnement de travail / compétences requises / formation nécessaire / accès à l’emploi / évolution de carrière…)
- Analyser des informations de sources multiples et variées et déterminer leur fiabilité/redondance
- Extraire les informations pertinentes de divers documents et en faire une synthèse organisée
- Obtenir et réaliser une interview de professionnel
- Savoir se présenter et présenter sa démarche
- Élaborer un support de communication orale en respectant des consignes
- Communiquer ses travaux (écrit / oral)
- Travailler en équipe : s’intégrer dans un groupe, interagir et collaborer, faire preuve d’initiative

L’UE « S’approprier son Projet Professionnel » (SAPP) est une UE transversale de 20h dont l’objectif est d’aider les étudiants à définir et/ou préciser leur projet en termes d’activité professionnelle, pour les amener à confronter ce projet aux réalités du monde du travail, de façon à ce qu’ils puissent adopter une démarche active face à leur orientation.

Cette UE se compose d’un cours introductif en amphithéâtre (1h30), de 5 TD de durée variable répartis sur le semestre (11h30 total) et de 7h de travail en autonomie.

Compétences préprofessionnelles :
Connaître le métier, les perspectives d’insertion, les entreprises ou organisations
Travailler en équipe : s’intégrer, se positionner, collaborer, communiquer et rendre compte
Savoir se présenter et présenter sa démarche
Compétences transférables
S’organiser, gérer son temps et ses priorités
Faire preuve d’initiative
Mobiliser les informations pertinentes et les mettre en forme
Construire et développer une argumentation
Faire preuve d’esprit critique
Respecter la syntaxe et l’orthographe
Construire un exposé adapté à l’objet et au public
Prendre la parole
Organisation

Gilles D., Millaud-Collier C., Saulnier-Cazals J., Vuillermet-Cortot M.J. Projet professionnel de l’étudiant : les nouvelles donnes. Le livre « Passeurs de futurs » + CD-Rom. Ed. ONISEP (Paris), collection Références, 2002.

Gilles D., Saulnier-Cazals J., Vuillermet-Cortot M.J. SOCRATE, le retour... Pour accompagner la réussite universitaire et professionnelle des étudiants, Ed. Septembre (Québec), 2007.

Pas de pré-requis

L'objectif est d'aider les étudiants à devenir autonomes et efficaces dans leur travail à l'université, en particulier par la maîtrise des grandes étapes d’obtention de résultats et d’analyse des sciences expérimentales, par un entraînement à produire des textes et des graphiques en lien avec des jeux de données quantitatives, et à les présenter à l’oral. L’UE permet aussi de travailler en groupe et d’identifier des leviers pour rendre ce travail efficace et le plus formateur possible pour chacun des participants.

Compétences : 

• Connaître les étapes classiques de la démarche scientifique 

• Connaître les étapes classiques d’un compte-rendu scientifique et d’un article scientifique

• Rédiger un compte-rendu de type « compte-rendu de TP » mobilisant des données brutes sur une variable quantitative, en particulier introduction, résultats, interprétation des résultats et conclusion

• Communiquer de manière efficace des contenus scientifiques à l’écrit et à l’oral

• Opérer des traitements de base de données quantitatives avec un tableur, en particulier pour mettre en évidence la dispersion de données quantitatives

• Nommer les différents types de graphiques et identifier leur pertinence en fonction des données à représenter

• Construire un graphique à la main et avec tableur

L’UE est organisée en 2 séances de TD de 2h, 10 séances de TD de 1,5 h, et 1 séance de TD de 3h (1 séance par semaine). L’enseignement est interactif et nécessite donc une participation active des étudiant-e-s au cours des séances. Des activités collaboratives seront régulièrement proposées lors et entre les séances. Les attendus sont explicités au travers de grilles détaillées. Chaque type de travail individuel donne lieu à une évaluation formative (non notée) avant l’évaluation de contrôle continu puis l’évaluation finale.

SPOC Sens critique, Sciences en société

SPOC Brevet AI Formule découverte

Attendus de l'UE Langue-Anglais1 : Niveau B1 minimum dans les 5 compétences linguistiques

ANGLAIS GÉNÉRAL. Cette UE s'inscrit dans une approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension
orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) avec un travail sur la prononciation des sons voyelles. L'interaction se fait à travers des documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur la problématique de l'éducation et de l'enseignement supérieur et un scénario de communication. La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Le tutorat a pour objectif de faire découvrir les différentes facettes du métier de chercheur aux étudiants. Il s’agit de nouer un contact privilégier avec un chercheur ou un enseignant chercheur pour l’accompagner dans toutes ses tâches quotidiennes (suivi des travaux, design de d’expérience, vie du laboratoire, séminaire, bibliographie, activités d’enseignement…). En aucun cas, le tutorat ne pourra être utilisé pour réaliser des activités pratiques liées à la recherche comme dans le cas d’un stage.

Découverte des activités dans un laboratoire de recherche

UE organisée sous la forme de 3 demi-journées en immersion dans un laboratoire de recherche par groupes de 3 à 5 étudiants.

Bloc 1 — Fondamentaux de Python : types de base (int, float, str, bool), variables, affichage formaté, listes, indexation et tranches (slices), boucles for/while, conditions (if/elif/else), fonctions. 

Bloc 2 — Données en chimie et biologie : manipulation de chaînes et de séquences biologiques (codons, complémentarité), calculs de poids moléculaires, opérations sur listes, recherche et comptage d’éléments, dictionnaires. 

Bloc 3 — Fichiers & automatisation : entrées/sorties (formats CSV, FASTA), lecture ligne par ligne, parsing, traitement par lots (scripts) vs calcul interactif (notebooks) ; structuration du code et reproductibilité. 

Bloc 4 — Algorithmes fondamentaux : recherche de minimums/indices, échanges d’éléments, tris classiques (sélection, bulle), compréhension des boucles et complexité algorithmique. 

Bloc 5 — Introduction à Julia : découverte du langage (types, boucles, fonctions, tableaux), traduction d’exercices Python en Julia, introduction aux notebooks interactifs (Pluto). 

Bloc 6 — Analyse de données : travail sur données tabulées avec DataFrames, visualisation graphique, initiation à l’analyse statistique. 

Bloc 7 — Mini-projet : travail de programmation appliquée avec présentation orale, sur des problématiques choisies (simulation, biochimie ou bio-informatique).

L’UE propose une initiation à la programmation avec Python et Julia, orientée vers la chimie et les sciences du vivant. Les étudiant·e·s y apprennent à concevoir des scripts clairs et fiables pour traiter des données expérimentales, analyser des séquences nucléotidiques ou protéiques, automatiser des tâches et générer des figures. L’accent est mis sur des bases solides en programmation procédurale (structures de données, contrôle de flux, fonctions), la manipulation de fichiers, l’utilisation de Jupyter notebooks et l’adoption de bonnes pratiques de reproductibilité. La majorité des exercices et des projets s'inspirent de la biochimie, de la physique et de la bio-informatique.

L'UE offre aux étudiants une initiation à la recherche scientifique au travers de conférences de chercheurs, de participations à des séminaires ou colloques de recherche dans des domaines à l'interface chimie / Biologie ou de visites de laboratoires ou de plateformes technologiques.

Les enseignements peuvent se dérouler sur toute l'année et varient chaque année en fonction des opportunités.

• S’approprier une thématique scientifique interdisciplinaire
• Décloisonner les disciplines et varier les points de vue en confrontant plusieurs approches
• Stimuler la curiosité et l’ouverture d’esprit

UE complémentaire à l'UE "Projet encadré Chimie et Biologie 1"

Introduction à la démarche scientifique

Développer son esprit critique

• Les ordres de grandeur
• Mettre en œuvre une démarche expérimentale/ comparer théorie et expérience.
• Différence corrélation/causalité
• Repérer les erreurs de logique
  • Comment faire une bonne présentation orale

Communiquer

• Comment articuler le fond et la forme
• Comment se faire comprendre par écrit
• Quelles conventions
• L’importance des graphiques et des figures

Résolution de problèmes

• Comment aborder un problème et se l’approprier
• Comment mettre en place une stratégie de résolution
• Comment commenter le résultat
• Comment rédiger sa réponse

Article scientifique

• Importance de la publication d’un résultat en recherche
• Structure d’un article
• Comment l’aborder et trouver les informations importantes
• Intégrité scientifique

Analyser - formuler une hypothèse
Proposer une stratégie pour répondre à une problématique
Exprimer un lien de cause à conséquence
Evaluer l’ordre de grandeur de grandeurs chimiques et biologiques et de leur variation
Exprimer un lien entre grandeurs par une formule
Effectuer des mesures et évaluer les incertitudes associées
Critiquer un résultat, un protocole ou une mesure.
Présenter les mesures de manière adaptée (courbe, tableau…)
Exploiter et interpréter des observations, des mesures, des résultats.
Valider ou infirmer les hypothèses établies.
Présenter, formuler une conclusion à l’écrit et à l’oral
Utiliser le langage scientifique approprié

• une séance de cours sur la démarche scientifique, corrélation et causalité, interprétation des graphiques, comparaison entre modèles et expériences.
• des séances de travaux dirigés en sous-groupes sur la modélisation, les ordres de grandeurs, la résolution de problèmes.
• une séance de travaux pratiques en pédagogie inversée (détermination de la concentration d’une protéine en utilisant un smartphone – développement du modèle, expérience, traitement de données).

L’UE se fonde sur un travail en autonomie et en groupe au cours duquel les étudiants seront amenés à collecter et analyser des informations, identifier, poser des problèmes en situation concrète, se coordonner et s'organiser pour restituer leurs travaux, en conservant une démarche scientifique rigoureuse.
Le contenu est pluridisciplinaire : les étudiants travaillent par petits groupes et progressent sur un sujet qui rassemble deux disciplines. Chaque groupe travaille sur un thème (par exemple un pathogène). Au fil des séances,  les étudiants s'approprient le sujet autour de questions scientifiques précises permettant d’acquérir des connaissances de base sur le sujet ; un travail bibliographique en groupe aboutissant à la rédaction d’un rapport, la réalisation d’un carnet de bord et à une présentation orale.
Cet enseignement se déroule sur le 1er semestre.

L'UE a pour objectif d’initier les étudiants au questionnement scientifique à travers un projet interdisciplinaire encadré : s’approprier une thématique scientifique interdisciplinaire, élaboration d’un raisonnement rigoureux, analyse, synthèse et restitution de connaissances acquises et du processus de réflexion. 

Compétences:

• S’approprier une thématique scientifique interdisciplinaire
• Décloisonner les disciplines et varier les points de vue en confrontant plusieurs approches
• Stimuler la curiosité et l’ouverture d’esprit
• Définir une problématique scientifique
• Construire un raisonnement
• Rechercher, extraire et organiser l’information en lien avec la problématique
• Restituer le processus de réflexion
• Présenter les résultats et les conclusions qui en découlent

Projets par groupes de 4 à 6 étudiants
Enseignement présentiel (30h) et travail en autonomie seul et en équipe (30h).

L’objectif est d’étudier et d’analyser plusieurs sujets d’actualité qui mobilisent des sciences et des techniques et sont l’objet de nombreux débats publiques et/ou de controverses scientifiques, en se concentrant sur les acteurs du débat, leurs arguments et les différents enjeux sous-jacents à leur engagement. Chaque année, les sujets sont choisis collectivement par les étudiants. Parmi ceux traités, on peut trouver l’euthanasie, le renouvellement du parc nucléaire français, les modifications génétiques du vivant, l’interdiction des pesticides néonicotinoïdes, la conquête de Mars, l’intelligence artificielle, etc.

• Questionner les enjeux scientifiques, éthiques et sociétaux liés au développement de nouvelles technologies dans nos sociétés.
• Développer un sens critique.
• Identifier, sélectionner diverses ressources spécialisées et fiables pour comprendre et documenter un sujet.
• Travailler de façon autonome et en équipe de façon responsable.
• Préparer un exposer oral via des outils numériques.

Ce module aura la forme d’un Cours-TD, réparti en 12,5h avec l’enseignant et 12,5h de travail en autonomie (individuel ou collectif). Chacune des séances en autonomie donne lieu à la réalisation d’un travail (devoir écrit, recherche ou présentation orale collective) qui compte pour le contrôle continu. 

L’objectif général de l’UE est de proposer un travail de réflexion sur l’argumentation et enjeux scientifiques en société à partir de sujets d’actualité. Les étudiants ont à effectuer un travail de veille et de prospection dans divers media (presse/radio/internet). Leurs recherches sont ensuite présentées en classe et analysées de manière critique. Il s’agit d’abord, dans un premier temps, d’effectuer un travail sur les sources (leurs différentes nature / leur crédibilité / comment vérifier une source, etc…) ainsi que sur les choix des différents sujets d’actualité. Dans un deuxième temps, une fois les sujets choisis collectivement, il s’agit d’en préciser les problématiques, d’effectuer une cartographie des différents acteurs impliqués dans ces controverses, puis de déconstruire leurs différentes argumentations. Des travaux d’historiens ou de sociologues des sciences sont également étudiés afin de mettre en perspective historique les différents enjeux sous-jacents à ces débats. 

Ce module est à considérer comme un plus pour ceux qui veulent rejoindre un concours d’ingénieur ou concours enseignement.

Lecture de la presse généraliste et/ou scientifique
Attention portée à différents médias audio-visuels