Modules de spécialisation

Module 1 : Usine cellulaire (71h - 5 semaines - à l'ENSTBB)
Production de protéines recombinantes (10h)

Introduction - Principes généraux
Hôtes principaux pour l'expression (bactéries + levures + cellules d'insectes + HEK-CHO)
Description de procédés de production de protéines recombinantes thérapeutiques

Insuline, hormone de croissance
Les protéines conjugués cas des anticorps conjugués


Modification chimique sélective des protéines (8h)

Modification des acides aminés naturels (Cys, Lys, Met)
Incorporation d'acides aminés non naturels. Principe et exemples

Exemples d'applications : pegylation des protéines thérapeutiques, conjugaison de drogues ou de radioisotopes etc.


Biomimétisme (8h)

Polymères polypeptidiques pour biomatériaux : exemples des Elastin-like proteins et Silk-like proteins
Exemples d'applications en « Drug-delivery » (antibiotiques, anticancéreux, SI-RNA et gene delivery)
Exemples d'applications en médecine régénérative, tissue engineering, bioprinting

Ingénierie métabolique (9h)

Introduction - Principes généraux
Optimisation des voies métaboliques
Description de procédés de synthèse

Synthèse d'artémisinine et d'hydrocortisone chez la levure
Synthèse de pinene (carburant de fusée) dans E. coli


Catalyse enzymatique (18h)

Découverte et ingénierie d'enzymes pour les biotechnologies industrielles

Présentation des approches de découverte d'enzymes par analyse bioinformatique, et génomique ou métagénomique fonctionnelle.
Technologies d'ingénierie des protéines par des méthodes rationnelles, semi-rationnelles ou aléatoires.
Applications à l'optimisation d'enzymes ou la génération de nouvelles activités pour le développement de procédés enzymatiques ou chimio-enzymatiques, et la biologie de synthèse.




Modification des enzymes : exemples d'application

Modifier par voie génétique une enzyme pour améliorer son fonctionnement qui ne serait pas optimal ou la rendre moins sensible au produit qui l'inhiberait (modification à priori ou mutagénèse aléatoire)
Notion d'enzymes bi-fonctionnelle, de complexes multifonctionnels (channeling)
Les enzymes utilisées en catalyse de polymérisation : pour quelle réaction (oxydoréductase, lipases, ... )
Enzymes immobilisée



Aspects réglementaires et propriété intellectuelle (6h)

Aspects réglementaires (Ingénierie génomique à façon, recombinaison homologue vs CRISPR/CAS9, échelle de temps, ... ) - Propriété intellectuelle

Exemples d'application (5h)

Engineering of bioelectrocatalytic surfaces
Les Biotechnologies pour une innovation durable en cosmétique

Evaluation module 1 : évaluation écrite sous forme d'une analyse d'un article scientifique (2h, documents autorisés, 2ème Session identique 1ère session, en septembre), Coef 2

Module 2 : Vers une chimie durable (94h20 - 5 semaines - à l'ENSCBP)

Chimie verte (10h)

Introduction - Principes généraux
Milieux non usuels (eau, liquide ionique, fluides supercritiques, ...)
Activation (microonde, mécanochimie,...)
Catalyse hétérogène

Catalyse organique de polymérisation (4h)

Contexte : principes de l'organocatalyse et comparaison avec les catalyses métallique et enzymatique
Principaux catalyseurs, principaux monomères et mécanismes associés
Catalyse de polymérisation par des acides et « super-acides » organiques (au sens de Bronsted)
Catalyse de polymérisation par des bases et « super-bases » organiques (au sens de Bronsted)
Catalyse de polymérisation par des bases de Lewis (au sens de Bronsted)
Catalyse duale de polymérisation : systèmes catalytiques mono- et bi-composants
Catalyse coopérative duale associant composants organique et métallique
Ingénierie macromoléculaire par catalyse organique de polymérisation : copolymères à blocs, polymères en étoile, macrocycles, etc.
Perspectives d'applications et défis à relever

Biomasses et bioraffinerie (13h20)
Cycle du carbone - enjeux - biomasse

Problématiques, Biomasse (production - utilisation - diversités)

Concept de bioraffinerie

Définition du concept
Biocarburants gazeux ou liquides
Filière des oléagineux
Filière des sucres

Bioraffinerie cellulosique

Paroi cellulaire, les extractibles, les procédés de déconstruction de la lignocellulose

Les synthons de la bioraffinerie

Synthons de base
Dépolymérisation des polysaccharides
Dépolymérisation de la lignine

Chimie des produits naturels (13h20)
Produits Naturels :

Introduction

Métabolites primaires et métabolites secondaires
Différentes familles : (kétides, Terpène, Phénols, Alkaloïdes)




Biosynthèses des molécules naturelles :

PKSs et NRPs
Synthèse des phénols, flavonoïdes, etc. . .
Biosynthèse des Terpènes : (IPPs, MEV et MEP/DOXP)
Alkaloïdes quinoliniques, indoliniques, Vinca, . . .



Produits Naturels et Médicaments :

Généralité sur les molécules actives issues de plantes
Extractions, identifications
Qu'est-ce qu'un médicament ?
Principes actifs et nom DCI
Notion sur les brevets
Notion de Med-Chem
Notion de SAR (Structure-Activity Relationship)
Hémisynthèse
Exemples et histoires de quelques médicaments.


Les polymères biosourcés (10h40)

Grandes classes de polymères synthètiques et méthodes d'obtention
Définitions : Biopolymères - Polymères bio-sourcés - Polymères biodégradables
Polymères bio-sourcés : les moteurs de leur développement
Polymères bio-sourcés issus des polymères naturels (polymères artificiels)
Bio-alternative aux polymères d'origine fossile
Nouveaux polymères thermoplastiques bio-sourcés et leurs propriétés
Matériaux réticulés biosourcés
Données socio-économiques sur les polymères bio-sourcés

Cycle de vie - futurs défis (14h)

Cycle de vie des produits : définition et illustration par un exemple
Amélioration de la chaîne de valeur
Défis scientifiques et technologiques (procédés)

Exemples d'application (29h)

Vers une chimie durable, challenges et opportunités
Innovation procédés continus : pharmaceutical world of tomorrow, innovative toolss and innovative way of working
Le mariage réussi des plastiques et des enzymes
Chimie verte et industrie : les ressources renouvelables comme sources d'innovation
Valorisation de coproduits de l'amidon
Une chimie au coeur du renouvelable
Arkema, le leader des matériaux de spécialité
Eco-conception chez Michelin

Evaluation module 2 : évaluation écrite sous forme d'une analyse d'un article scientifique (2h, documents autorisés, 2ème Session identique 1ère session, en septembre) Coef 2

PCOMSCBI Chimie et Bio-ingénierie
La spécialisation de 3ème année d'ingénieur « Chimie et Bio-Ingénierie », commune à l'ENSTBB et à l'ENSCBP permet aux élèves ingénieurs d'acquérir de nouvelles compétences à l'interface chimie/biologie. Cette spécialisation permet d'explorer de vastes domaines applicatifs (chimie, santé, environnement, énergie et matériaux). L'ingénieur issu de cette formation sera en capacité d'appréhender des problématiques scientifiques et techniques aux interfaces de la chimie, de la biologie et de la pharmacie.
La spécialisation se décline selon 2 modules : le premier concerne l'usine cellulaire (production de protéines recombinantes, biomimétisme, ingénierie métabolique, ...,) et pose les concepts de la chimie verte et approfondit les concepts de catalyses enzymatiques et bio-inspirées, le second module concerne les ressources en carbone renouvelable (biomasse) et leur utilisation (bio-raffinerie, polymères bio-sourcés, ...,).