Ingénieur Génie Biochimique

CYCLE PREPARATOIRE

CYCLE TERMINAL 1ère année

Semestre 2

1) Génie génétique

- les mutations,

- la transformation,

- la conjugaison,

- la transduction,

- les transposons,

- les outils de base (enzymes, plasmides oligonucléotides),

- techniques de clonage de gènes,

- expression de protéines recombinantes (E. coli, levures),

- analyse d'un gène et de sa fonction (séquençage, études d'interactions proteines-proteines, méthodes d'étude de l'expression d'un ou plusieurs gènes, mutagénèse dirigée..).

2) Métabolisme et physiologie microbienne

- Place de la biochimie métabolique dans le développement des procédés biotechnologiques.

- Thermodynamique et métabolisme : rappels de bioénergétique

- Organisation du métabolisme cellulaire

- Les processus de transport de molécules dans les cellules

- Description des principales voies du« métabolisme central carboné » (Glycolyse, Glucogénogénèse, Glycogénolyse, Voie des Pentoses Phosphates, voie ED, cycle de Krebs, phosphorylation oxydative).

- Métabolisme des acides aminés, acides gras, stéroïdes, nucléotides

- Métabolisme des réactions de polymérisation

- Introduction au calcul des flux métaboliques

- Physiologie moléculaire chez la levure et les bactéries lactiques, génomique microbienne et les outils post-génomiques (puces à ADN, protéomique, etc).

3) Transfert de matière

- Lois des phénomènes de diffusion et de convection. Régime transitoire. Bilan matières,

- Coefficient de transfert - Transfert multiphasique.Transfert et réaction,

- Application aux biotechnologies (transfert d'oxygène),

- Bases de catalyse hétérogène,

- Plans d'expériences et stratégie expérimentale. Plans factoriels. Surfaces de réponses,

- Etude de mélanges. Recherche d'un optimum. Analyse en composantes principales.

4) Cinétique biochimique et bioréacteurs

- Réaction biologique, réacteur et génie microbiologique,

- Le réacteur et son instrumentation,

- Cinétique microbienne,

- Bilans élémentaires, stoechiométrie et rendements,

- Bilans thermodynamique et énergétique de croissance,

- Etude des réacteurs idéaux (discontinu, parfaitement agité continu, à écoulement piston), de combinaisons de réacteurs idéaux,réacteurs à recyclage et des réacteurs réels,

- Etude de distribution des temps de séjour.

5) Développer ses compétences managériales

Marketing :

Définitions, enjeux et limites du marketing.

La connaissance des marchés.

La stratégie marketing: produit, prix, distribution, communication.

Droit :

Les structures juridiques d'entreprise.

Les principaux contrats et institutions de la vie des affaires.

Le risque et la responsabilité.

Finance d'entreprise :

Le diagnostic financier : Analyse du Bilan . Equilibre financier Analyse du Résultat. La capacité d'autofinancement. Ratios de gestion et de structure.

Décision d'investissement. Critères de choix Problèmes particuliers et critiques. Décision de financement et effet de levier.

6) Grandir en autonomie et construire son projet professionnel

- Activités physiques et sportives,

- Parcours professionnel individualisé, (filières sport de haut niveau, musique et danse - études),

- Modules d'ouvertures, module découverte des métiers.

Semestre 2

1) Cultures microbiennes et cellulaires

- Rappels de biologie cellulaire, établissement d'une lignée cellulaire, notions de cellules normales et transformées, milieux et système de culture, contaminations, transfection de cellules, applications des cellules de mammifères.

- Modèles cinétiques de croissance et de production de métabolites, effets des variables et paramètres d'environnement, interaction dynamique biologique- transfert de masse, équations caractéristiques des bioréacteurs : batch, chémostat, réacteurs en série, fed-batch, réacteurs à recyclage cellulaire, application à la production de métabolites, traitement numérique des données expérimentales.

2) Ingénierie enzymatique et génétique

L'ingénierie génétique sera abordée à travers des mini projets réalisés à l'aide d'une étude bibliographique sur des sujets spécifiques comme par exemple : la biologie synthétique, la synthèse de gène synthétique, la métagénomique, l'ingénierie métabolique.

3) Transfert Thermique et Opérations Unitaires

Lois des phénomènes de conduction, convection et rayonnement. Résistances thermiques. Conduction dans les solides en régime permanent et transitoire. Convection naturelle et forcée. Echangeurs de chaleur et de matière : théorie, dimensionnement, technologies.

4) Projets pluridisciplinaires

- Conduite de Projet : conduite de réunion, écrit professionnel, soutenance orale,

- Module de gestion au choix : Marketing, Droit, Diagnostic ou Investir,

- QSE : Démarche « qualité » (outils, organisation, référentiels, gestion documentaire, audits, certification) ; Métrologie ; Sécurité (notion de risques, évaluation, prévention, protection) ; Protection de l'environnement (réglementation, ISO14001) ; Démarche HACCP,

- Dimensionnement d'un réacteur de production de biomasse à l'échelle semi-industrielle,

- « Sports » utilisés comme des supports et non comme finalités.

5) Communiquer dans les organisations

Module en langue française :

Les enseignements poseront le contexte général de la communication des organisations. Puis les étudiants seront sollicités pour construire eux-mêmes le cours :

• sur le plan de la réflexion : communication interne, communication externe, droit de la communication
• et sur le plan de la méthode : écrits professionnels, conduite de réunion.

Module en langue anglaise :

Les enseignements sont des travaux pratiques. Les différentes situations de communication professionnelle sont abordées sous la forme de jeux de rôle. Les thèmes abordés sont notamment ceux de la négociation en milieu professionnel, de la spécificité de la communication écrite et orale dans l'entreprise, du marketing, de l'éthique professionnelle. L'accent est mis sur les besoins spécifiques des étudiants en fonction de leur spécialité.

Stage industriel

v CYCLE TERMINAL 2ème année

1) Gestion des Ressources Humaines et vie dans les organisations

· Notion de groupe, processus de décision, conflits, autorité, minorités actives, influences.

· Analyse des emplois, recrutement et GPEC, motivation au travail, rémunération, appréciation des salariés, formation, gestion des carrières, relations professionnelles, flexibilité des RH et contrats de travail.

2) Orientation microbiologie et biocatalyse industrielles :

a) Microbiologie et biocatalyse industrielle

Physiologie microbienne

- Comportement physiologique pour différentes productions industrielles (starter, protéines, polysaccharides, acides aminés, antibiotiques,...)

- Energétique cellulaire et contraintes de mise en oeuvre

Modélisation

- Démarche de modélisation de la réaction microbienne

- Modélisation phénoménologique

- Modélisation de flux métabolique

- Modélisation structurée

Comportement des réacteurs à hautes concentrations cellulaires :

- Réacteurs continus réacteurs à cellules recyclées

- Réacteurs discontinus à apport contrôlé en substrat

Conduite des bioréacteurs

- Contrôle par apports militants en substrats

- Stratégie d'optimisation en conditions opératoires non-limitantes

- Distillation

- Echangeur

- Réacteurs chimiques et biologiques

- Détermination de la place des capteurs

- Nouvelles voies de modification des propriétés des biocatalyseurs.

- Connaissance de l'utilisation des enzymes dans l'industrie.

- Techniques de bioséparation appliquées aux protéines.

b) TP microbiologie et biocatalyse industrielle

Instrumentation des bioréacteurs à apport contrôlé en substrat - Culture bactérienne (Escherichia coli) - Culture lévurienne (Saccharomyces cerevisiae) Exploitation des données - Réconciliation des données - Analyse cinétique - Analyse stoechiométrique - Transfert de matière- Fermentation- Centrifugation en continu - Ultrafiltration - Chromatographie Identification des produits formés.

3) Orientation biologie des systèmes :

a) Biologie systémique et synthétique pour les biotechnologies

Généralités concernant la biologie de systèmes :

. Pourquoi ? => Complexité de la cellule (en particulier au niveau des régulations) et des organismes supérieurs, importance de la biologie des réseaux

. Comment ? => Démarches et méthodes, outils génétiques, outils de modélisation et statistiques, outils ? omics, outils informatiques.

Biologie des systèmes pour la santé :

. Intérêt de ces approches pour les maladies complexes

. Focalisation sur le cancer qui en est l'archétype (complexité des facteurs intra-cellulaires (complexité génétique, épigénétique,...) et extra-cellulaires (influence de nombreux types cellulaires non-tumoraux, angiogenèse,...)) illustré par quelques exemples.

Généralités, principes, et domaines d'application de la biologie synthétique :

- définition(s) et intérêt et avantages de la biologie synthétique

- les méthodes de la biologie synthétique

- sélection des enzymes et des voies métaboliques synthétiques appropriées à une problématique

- présentation des outils génétiques adaptés à une stratégie de biologie synthétique, présentation des organismes hôtes à disposition, description des outils d'optimisation des flux métaboliques afin d'atteindre la concentration optimale en produit recherché.

Biologie synthétique pour les biotechnologies industrielles

Intérêt pour la production biologique de produits chimiques de commodité existants. Illustration des défis, de la complexité mais aussi des succès industriels de ce type d'approche au travers de plusieurs exemples concrets.

Ø TP Biologie systémique et synthétique

ØProcédé de fermentation de levures soumises à un stress, analyse des flux métaboliques liés à ce stress, extraction protéique et analyse de l'expression génique. Production des fragments PCR sur 150 gènes cibles - Dépôt sur membrane et lame de verre - Mise en culture - Extraction des ARN - Marquage radioactif et fluorescent - Hybridation - Révélation - Analyse des données par phosphoimageur et laser confocale - Interprétation statistique des résultats. Clonage, mutagénèse, PCR, expression de protéines recombinantes chez E. coli et la levure.

4) Projet de fin d'étude

Pour en savoir plus : http://forpro.insa-toulouse.fr/fr/formation-diplomante.html