Mention : CHIMIE ET SCIENCES DU VIVANT

Intitulé : VALORISATIONS CHIMIQUE ET BIOTECHNOLOGIQUE DE LA BIODIVERSITE TROPICALE

Objectifs

Ce Master propose aux étudiants d’acquérir des compétences en chimie des substances naturelles et en microbiologie aussi bien en recherche fondamentale qu’en recherche appliquée. Cette formation, reposant sur l’expertise du Laboratoire de Chimie et de Biotechnologie des Produits naturels, a pour objectif de transmettre des connaissances scientifiques et méthodologiques ayant trait :

  • aux constituants des produits naturels terrestres et marins (Plantes, Invertébrés marins, micro-organismes),
  • aux techniques d'extraction traditionnelles et innovantes des produits naturels,
  • aux techniques de fractionnement et d’isolement des produits naturels,
  • aux techniques d'analyse des produits naturels (SM, CG-SM, CLHP-SM, RMN mono et bidimensionnelles 1H et 13C…),
  • aux tests d’activités biologiques dans le cadre de fractionnements bioguidés,
  • à la valorisation des substances naturelles dans les domaines de la pharmaceutique, de la cosmétique, des compléments alimentaires, de l’agro-alimentaire, de l’agriculture, de l’environnement et de l’écologie,
  • à la valorisation des substances naturelles par transformations chimiques et biotechnologiques.

Par ailleurs, les enseignements dispensés mettront tout particulièrement l’accent sur la valorisation des ressources issues de la biodiversité tropicale afin de préparer les étudiants aux grandes thématiques transversales actuelles de la recherche tropicale : bio-régulations, conservation et gestion de la biodiversité des écosystèmes tropicaux, impact des changements climatiques et des activités humaines.

Les enseignements dispensés auront pour but de parfaire le savoir et le savoir-faire des étudiants en développant leur curiosité mais également leur capacité de travail pour les préparer au mieux aux concours de recrutement dans une école doctorale et à leurs stages dans un laboratoire de recherche. L’expérience professionnelle acquise au cours des stages de M1 et M2 complétera la formation de l’étudiant en lui donnant l’occasion de se confronter à la réalité d’un métier de chercheur avec ses échéances et ses contraintes. Au-delà de la mission confiée par le laboratoire d’accueil, les principaux objectifs du stage seront l’apprentissage de l’autonomie et des méthodologies de travail indispensables à la poursuite d’une carrière de chercheur.

Programme

Master 1

  • 438 heures de formation (Cours, Travaux Dirigés et Travaux Pratiques)
  • 2 mois de stage en entreprise/laboratoire

 Semestre 1

Volume horaire: 0h CM - 24h TD - 6h TP

Descriptif

Test(s) de positionnement et de diagnostic (2 HETD)
Révision des bases, à la suite de test(s) (3 HETD)
Introduction personnelle académique (5 HETD)
Rédaction des résumés et des mots clés des articles de recherche (5 HETD)
Rédaction de courtes revues de littérature en anglais (5 HETD)
Préparation d’un stage/poste dans un contexte anglophone
Rédaction d’un Curriculum Vitae et d’une lettre de motivation (5 HETD)
Préparation d’un entretien de recrutement (5 HETD)


Pré-requis

Aucun

Volume horaire: 27h CM - 3h TD - 40h TP

Descriptif

L’objectif de l’UE est d’acquérir les concepts théoriques et quelques outils d’écoinformatique et de
biostatistiques :

  • Partie écoinformatique : Apprentissage du logiciel R (manipulation d’objets et de fichiers, graphiques) et SIG (initiation à Qgis, Cartographie).
  • Partie biostatistiques : Nature et description d’une variable, test de comparaison/conformité entre moyennes/proportions (paramétriques et non paramétriques), corrélations et régressions linéaires, analyses multivariées. Tous les TP ont lieu avec le logiciel R.
     

Pré-requis

Mathématiques de lycée.

Volume horaire : 60h CM - 0h TD - 0h TP

Descriptif

Introduction: notions de (1) métabolites primaires et secondaires, (2) sémiochimie

Source 1: Biodiversité et chimiodiversité terrestres
 - Les composés volatils
 - Les composés non volatils - Métabolites primaires (lipides, acides aminés, glucides) et dérivés actifs
 - Les composés non volatils - Métabolites secondaires

Source 2: Biodiversité et chimiodiversité marines
 - La biodiversité marine végétale et animale et son écosystème.
 - La chimiodiversité marine : originalité, diversité, répartition
 - Exemples de valorisation : les bases de la pharmacologie marine ; introduction aux biotechnologies
marines

Source 3: Biodiversité et chimiodiversité microbiennes
 

Pré-requis

Notions de chimie structurale (bases acquises en Licence)

Volume horaire : 36h CM - 4h TD - 0h TP

Descriptif

1/ Techniques d'extraction traditionnelles et innovantes (éco-extraction): principes, avantages,
inconvénients et applications:
• Les composés volatils : hydrodistillation, entraînement à la vapeur, hydrodiffusion, expression à froid,
enfleurage, extraction par Likens-Nickerson, extraction assistée par chauffage micro-ondes, extraction sur phase solide (SPE, SPME)…
• Les composés non volatils : extractions par solvants (macération, soxhlet…), par fluides supercritiques,
assistées par chauffage micro-ondes, par ultra-sons...

2/ Techniques de séparation
• Techniques chromatographiques :
  - La chromatographie en phase gazeuse : principe, appareillage, technique couplée
  - La chromatographie liquide CLHP, UPLC : principe, appareillage, technique couplée
  - La chromatographie analytique appliquée aux analyses qualitatives et quantitatives
  - La chromatographie préparative appliquée à la purification des molécules naturelles
• Techniques membranaires :
  - Présentation générale des procédés de séparation membranaire, des membranes utilisées
(structure, nature et composition) et des différentes configurations des modules de filtration (plan,
tubulaire, spiralé et fibre creuse)
  - Etude des procédés membranaires faisant intervenir un gradient de pression (micro-, ultra- et nanofiltration, osmose inverse) : spécificités et domaines d’applications de chaque procédé ; mécanismes de
transfert ; phénomènes limitatifs des flux
  - Outils de caractérisations morphologique et physico chimique
 

Pré-requis

Notions de chimie analytique (bases acquises en Licence)

Volume horaire : 16h CM - 10h TD - 0h TP

Descriptif

A travers des exemples de synthèse de molécules naturelles, cette unité d’enseignement a pour objectif
de revoir les concepts fondamentaux de la chimie organique :
  - Les intermédiaires réactionnels,
  - Les mécanismes réactionnels (élimination, substitutions nucléophiles, addition-élimination,
substitution électrophile aromatique…),
  - La réactivité des principales fonctions en chimie organique.
 

Pré-requis

  - Atomistique et liaison chimique
  - Règles de nomenclature IUPAC des composés en chimie organique
  - Les différentes classes de composés en chimie organique
  - Isomérie et stéréoisomérie

Semestre 2

Volume horaire : 26h CM - 18h TD - 0h TP

Descriptif

1/ Caractérisation structurale des composés par RMN
  - Principes généraux de la résonance magnétique nucléaire : interaction noyau-champ magnétique,
déplacement chimique, couplage spin-spin.
  - RMN monodimensionnelle : 1H, 13C, connectivités homo- et hétéronucléaires.
  - RMN bidimensionnelle : corrélations et connectivités homo- et hétéronucléaires, proximité dans
l’espace.
  - Stratégie générale d’une élucidation structurale par RMN.

2/ La métabolomique
  - Concepts et vocabulaire.
  - Obtention des données : échantillonnage, extraction, outils analytiques, traitement des données
brutes.
  - Analyses multivariées des données : PCA, PLS-OPLS-DA, HCA …
  - Quelques exemples d’application : chimiotaxonomie, contrôle-qualité, signatures métaboliques de
désordres biologiques, corrélation profilage métabolique / activité biologique …


Pré-requis

Notions de chimie analytique (bases acquises en Licence)

 

Volume horaire: 12h CM - 12h TD - 0h TP

Descriptif

Caractérisation structurale des composés par spectrométrie de masse :
 • Historique et principes fondamentaux de la spectrométrie de masse : fragmentation, séparation et
caractérisation d’ions en phase gazeuse suivant leur rapport m/z.
 • Description des appareillages de spectrométrie de masse les plus courants (Impact Electronique, IC,
MALDI, DIC, FAB, ESI…) : Appareillage (Sources, Analyseurs et Détecteurs) ; principe de fonctionnement ;
avantages et inconvénients.
 • Interprétation des spectres de masse : Détection des ions, détermination des formules brutes,
contribution isotopique, processus de fragmentation des ions.
 • Illustration par des exemples d’application de la spectrométrie de masse aux substances naturelles :
  - Les composés volatils de plantes : analyse par CG-SM ;
  - Les composés naturels non volatils : analyse HRMS.


Pré-requis

Notions de chimie analytique (bases acquises en Licence)

Volume horaire: 0h CM - 0h TD - 62h TP

Descriptif

  • Synthèse bibliographique
  • Sortie botanique sur le terrain et collecte de plantes pour une étude phytochimique
  • Réalisation d’une planche d’herbier
  • Obtention d’extraits végétaux bruts
  • Profilage chimique par diverses outils chromatographiques et spectroscopiques
  • Détection des grandes classes de métabolites secondaires
  • Dosage de composés d’intérêt par CLHP
  • Analyse de composés volatils par CG-SM


Pré-requis

UE 3, UE 4, UE 5, UE 7


Acquis d'apprentissage

  • Maitrise du protocole de collecte des plantes pour une étude phytochimique.
  • Capacité à choisir et à mettre en œuvre les techniques d’extraction et d’analyse les plus appropriées à l'étude de composés naturels issus de plantes.


Compétences visées

  • Maitriser les principales technologies de la chimie (spectrométrie, RMN, électrophorèse, chromatographie…).
  • Connaître la structure et les propriétés physico-chimiques des principales classes de biomolécules.
  • Exploiter et interpréter les données issues de méthodes physico-chimiques et d’analyse mises en œuvre dans différents secteurs activités (santé, agroalimentaire, environnement, …).
  • Résoudre des problèmes pour développer de nouveaux savoirs et de nouvelles procédures et intégrer les savoirs de différents domaines.
  • Identifier, sélectionner et analyser avec esprit critique diverses ressources spécialisées pour documenter un sujet et synthétiser ces données en vue de leur exploitation.
  • Communiquer à des fins de formation ou de transfert de connaissances, par oral et par écrit, en français et dans au moins une langue étrangère.
  • Travailler en équipe et en réseau ainsi qu’en autonomie et responsabilité au service d’un projet.
  • Rédiger des cahiers des charges, des rapports, des synthèses et des bilans.
  • Respecter les principes d’éthique, de déontologie et de responsabilité environnementale.

Volume horaire : 20h CM - 0h TD - 20h TP 

Descriptif

• Acquérir une vue d'ensemble des différents types de microorganismes présents dans notre
environnement, de leur structure et de leur fonctionnement (Physiologie et croissance microbiennes)
• Connaître les méthodes et les outils permettant de les étudier : culture/sélection/préservation des
microorganismes
 

Pré-requis

Aucun

Volume horaire: 10h CM - 12h TD - 10h TP

Descriptif

Cette unité d’enseignement est dédiée à l’étude des concepts fondamentaux de la chimie verte,
appliqués au domaine des produits naturels.
Cette UE a pour objectifs :
  - de sensibiliser l'étudiant aux défis actuels de l’industrie chimique,
  - d’introduire les principales classes de molécules biosourcées,
  - de présenter quelques méthodologies vertes de traitement de la biomasse,
  - d'approfondir les connaissances de l'étudiant en lui présentant quelques stratégies et outils chimiques
éco-compatibles, dans un contexte de chimie plus propre, plus sûre et respectueuse de l'environnement.

• Chimie verte et développement durable.
• La « végétalochimie » : produits biosourcés issus des ressources végétales.
• Méthodologies vertes de traitement de la biomasse.
• Quelques exemples de transformations chimiques vertes.

 

Volume horaire : 0h CM - 10h TD - 0h TP

Descriptif

Mise en situation professionnelle lors d’un stage d’initiation à la recherche d’une durée de 8 semaines au
sein d’une structure d’accueil (entreprise, laboratoire de recherche).
 

Pré-requis

Toutes les UE du M1.


Master 2

  • 210 heures de formation (Cours, Travaux Dirigés et Travaux Pratiques)
  • 6 mois de stage en entreprise/laboratoire

Semestre 1

Volume horaire: 0h CM - 30h TD - 0h TP

Descriptif

  • Préparation à la certification internationale
  • Gestion et présentation de projets de recherche.


Pré-requis

Anglais niveau M1


Acquis d'apprentissage

  • Connaissance du format d’une certification internationale
  • Maîtrise de la communication pour convaincre et de la présentation scientifique en langue anglaise.


Compétences visées

  • Compréhension écrite, compréhension orale en contexte préprofessionnel
  • Expression écrite, expression orale pour vulgariser et convaincre.

Volume horaire : 24h CM - 18h TD - 0h TP

Descriptif

Cette Unité d’enseignement permettra d’acquérir une vue d'ensemble sur la valorisation des substances naturelles dans les secteurs pharmaceutique et cosmétique. Les notions suivantes y seront abordées :

1/ Introduction à la chimie médicinale

2/ Prodrogues et vectorisation

3/ Formulation

 

Pré-requis

Aucun


Acquis d'apprentissage

  • Analyse des potentialités de recherche, développement et innovation autour des ressources naturelles. Prise en compte des enjeux de l’exploitation durable des ressources renouvelables.
  • Connaissance des méthodes et pratiques pluridisciplinaires dans les secteurs industriels (pharmaceutique et cosmétiques).
  • Connaissance de base de la vectorisation de principes actifs.
  • Connaissance dans la pratique de la formulation de produits cosmétiques et pharmaceutiques.

Volume horaire : 20h CM - 0h TD - 10h TP

Descriptif

Cette Unité d’enseignement permettra d’acquérir une vue d'ensemble sur la valorisation des substances naturelles dans les secteurs agro-alimentaire, écologique, environnementale et agricole. Les notions suivantes y seront abordées :

1/ Le secteur de l’agro-industrie

  • Aromes, colorants, antioxydants naturels

2/ Les secteurs de l'écologie, de l'environnement et de l'agriculture

  • Notions générales d’écologie chimique :
    - Définition
    - Les messagers chimiques : diversité, production/réception, rôle (communication, adaptation, protection, reproduction…), méthodes d'extraction et d’analyse
     
  • Exemples d’interactions entre les êtres vivants : la reproduction (les espèces végétales et animales), la tromperie olfactive
  • Intérêts et applications de l’écologie chimique dans les secteurs de :
    - L’agriculture: lutte biologique et lutte intégrée
    - L’environnement : lutte contre la pollution, les antifouling
     

Pré-requis

UE3, UE4, UE6 et UE7 du Master 1 VCB2


Acquis d'apprentissage

  • Analyse des potentialités de recherche, développement et innovation autour des ressources naturelles. Prise en compte des enjeux de l’exploitation durable des ressources naturelles.
  • Connaissance des méthodes et pratiques pluridisciplinaires dans les secteurs industriels (agro-alimentaire, écologique, environnementale et agricoles).
  • Connaissance de base sur les arômes, les colorants et les antioxydants naturels.
  • Connaissance de base en écologie chimique et applications dans les secteurs de l’agriculture et de l’environnement.


Compétences visées

  • Exploiter et interpréter les données issues de méthodes physico-chimiques et d’analyse mises en œuvre dans différents secteurs activités (santé, agroalimentaire, environnement, …).
  • Etude de la faisabilité d’un projet répondant à une problématique dans le domaine de la chimie et élaboration des propositions techniques, technologiques au sein de bureaux d'études et d'ingénierie, d'entreprises industrielles, d'entreprises publiques /établissements publics, d'établissements/organismes de recherche, de sociétés de services dans des secteurs d’activités tels que la santé, l’agroalimentaire ou l’environnement.
  • Développer une conscience critique des savoirs dans un domaine et/ou à l’interface de plusieurs domaines.
  • Identifier, sélectionner et analyser avec esprit critique diverses ressources spécialisées pour documenter un sujet et synthétiser ces données en vue de leur exploitation.
  • Identifier le processus de production, de diffusion et de valorisation des savoirs.
  • Actualiser ses connaissances par une veille dans son domaine, en relation avec l’état de la recherche et l’évolution de la réglementation.
  • Maîtriser la compréhension, la prise de parole et le travail de synthèse.
  • Communiquer par oral et par écrit, de façon claire et non-ambiguë, en français et dans au moins une langue étrangère, et dans un registre adapté à un public de spécialistes ou de non-spécialistes.

Volume horaire : 20h CM - 0h TD - 0h TP

Descriptif

1 - Exemples de synthèses totales et de synthèses biomimétiques de substances naturelles:
   - Les composés terpéniques
   - les polyacétates
   - Les composés issus de la voie shikimique


2 - Transformation et valorisation de la biomasse par voie chimique
 

Pré-requis

Notions de chimie organique (niveau Licence).
 

Acquis d'apprentissage

  • Connaissance des potentialités de recherche, développement et innovation autour des ressources naturelles, aux enjeux de l’exploitation durable des ressources renouvelables.
  • Connaissance des méthodes et pratiques pluridisciplinaires dans les secteurs industriels.
  • Connaissance des processus de production, de diffusion et de valorisation des connaissances.


Compétences visées

  • Concevoir, synthétiser, purifier et caractériser des molécules en vue de l’élaboration de produits.
  • Résoudre des problèmes pour développer de nouveaux savoirs et de nouvelles procédures et intégrer les savoirs de différents domaines.
  • Apporter des contributions novatrices dans le cadre d’échanges de haut niveau, et dans des contextes internationaux.
  • Conduire une analyse réflexive et distanciée prenant en compte les enjeux, les problématiques et la complexité d’une demande ou d’une situation afin de proposer des solutions adaptées et/ou innovantes en respect des évolutions de la règlementation.
  • Communiquer à des fins de formation ou de transfert de connaissances, par oral et par écrit, en français et dans au moins une langue étrangère.
  • Identifier, sélectionner et analyser avec esprit critique diverses ressources spécialisées pour documenter un sujet et synthétiser ces données en vue de leur exploitation.

Volume horaire : 30h CM - 0h TD - 20h TP

Descriptif

Cette Unité d’enseignement permettra d’acquérir les principes et les techniques de l'utilisation des microorganismes en industrie. Seront abordés les points suivants :

1/ Microorganismes utilisés pour la production en industrie.

2/ Productions microbiennes: méthodes, paramètres et caractéristiques de la production microbienne, du laboratoire à la production de masse.
 

Pré-requis

Culture microbienne.


Acquis d'apprentissage

  • Connaissance sur la production de métabolites/biomasse par des procédés microbiens.
  • Connaissance en microbiologie appliquée à l'industrie.

Volume horaire : 30h CM - 10h TD - 0h TP

Semestre 2

Descriptif

Mise en situation professionnelle lors d’une période de stage d’une durée de 6 mois au sein d’une structure d’accueil (entreprise, établissement public).
 

Pré-requis

Toutes les UE du M1 et M2


Acquis d'apprentissage

  • Relier concepts théoriques et expérimentation.
  • Développer la maîtrise de méthodes et techniques expérimentales.
  • Acquisition des qualités pratiques et intellectuelles pour la conduite d’un projet.
  • Autonomie expérimentale.
  • Gestion du temps et des moyens.
  • Mise au point de méthodologie.
  • Rédaction (via la rédaction d’un mémoire).
  • Présentation orale (via une soutenance orale).


Compétences visées

  • Construire un plan de travail adapté à un modèle expérimental.
  • Se situer dans un environnement socio-professionnel et interculturel, national et international, pour s’adapter et prendre des initiatives.
  • Respecter les principes d’éthique, de déontologie et de responsabilité environnementale.
  • Travailler en équipe et en réseau ainsi qu’en autonomie et responsabilité au service d’un projet.
  • Caractériser et valoriser son identité, ses compétences et son projet professionnel en fonction d’un contexte.
  • Identifier, sélectionner et analyser avec esprit critique diverses ressources spécialisées pour documenter un sujet et synthétiser ces données en vue de leur exploitation.
  • Analyser ses actions en situation professionnelle, s’auto-évaluer pour améliorer sa pratique.
  • Rédiger des cahiers des charges, des rapports, des synthèses et des bilans.
  • Communiquer par oral et par écrit, de façon claire et non-ambiguë, en français et dans au moins une langue étrangère, et dans un registre adapté à un public de spécialistes ou de non-spécialistes.
  • Utiliser les outils numériques de référence et les règles de sécurité informatique pour acquérir, traiter, produire et diffuser de l’information de manière adaptée ainsi que pour collaborer en interne et en externe.

Débouchés

Métiers : Chercheur, Enseignant-chercheur, Ingénieur d’étude, Ingénieur de recherche, cadre supérieur, Porteur de projet, Consultant.

Secteurs d’activité : Chimie des substances naturelles, Analyse chimique, Industrie pharmaceutique, Industrie cosmétique et parfumerie, Agroalimentaire, Biotechnologies.

Poursuite d’étude : Doctorat

Localisation

Université de La Réunion

15, avenue René Cassin - BP7151

97715 Saint-Denis

 

Contacts 

Responsable de la formation : Pr Anne BIALECKI

Courriel : anne.bialecki[at]univ-reunion.remove-this.fr

Tel : 02 62 93 81 97

 

Responsable du M1: Dr HDR Isabelle GRONDIN

Courriel: isabelle.grondin[at]univ-reunion.remove-this.fr

 

Responsable du M2: Pr Anne BIALECKI

Courriel : anne.bialecki[at]univ-reunion.remove-this.fr