Master 2 IBIS Ingénierie thérapeutique et Bioproduction en Biotechnologie-Santé

Module d’enseignement tourné vers le monde professionnel, avec des introductions générales sur des thématiques pré-définies ciblant la valorisation biotechnologique des microorganismes (antimicrobiens, microbiote, probiotiques, virologie appliquée...) suivies d’interventions d’industriels venant présenter leur parcours, leur société et/ou le développement d’un projet. Cette UE couvre aussi bien les biotechnologies rouges (applications santé), que les autres couleurs des biotechnologies (vertes/agronomie, bleues/marines, blanches/industrielles, jaunes/environnementales).

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Au sein des biotechnologies, la production des protéines recombinantes dans différents systèmes d’expression procaryotes et eucaryotes représente un domaine technologique mature et attractif avec une employabilité forte. C’est également un domaine très important de recherches dans lequel il reste de nombreux challenges à relever. La bioproduction de biomédicaments (protéines recombinantes mais également anticorps monoclonaux) représente un enjeu majeur au niveau thérapeutique chez l’homme, mais également dans les nombreux domaines des biotechnologies (environnementales, industrielles, agronomiques, marines...). Avant toute conception de médicament biologique impliquant une étape de bioproduction, il est essentiel de connaître les différents systèmes d’expression eucaryotes et procaryotes utilisés en biotechnologies ainsi que d’avoir un aperçu complet du panorama et des enjeux de la bioproduction en France, en Europe et dans le monde.

Cette UE comprend des cours magistraux interactifs. Elle est assurée par différents intervenants académiques et industriels impliqués dans le domaine.

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Dans cette UE sont présentées les spécificités des applications santé dans le domaine des bioprocédés. Ainsi, des études de cas de production de biomédicaments et des médicaments de thérapie innovante sont proposées (ex: production de grade clinique de produits de thérapie cellulaire). L’ensemble de la chaîne de production est abordé avec un focus plus particulier sur les procédés en aval (ou DownStream Processing, DSP) qui sont particulièrement importants pour les produits de santé (opérations de séparation, extraction, purification, voire formulation). En effet, le DSP représente une part non négligeable en termes de coût de production et les attentes et challenges associés à ces technologies sont nombreux notamment avec le développement de technologies à usage unique. La partie UpStream Processing (USP) est traitée en profondeur dans les UEs complémentaires de la spécialisation en Bioproduction (HAV930V et HAV911V).

Cette UE comprend des cours magistraux et des conférences avec de nombreuses interventions d’industriels du secteur qui apporteront leur expertise et leur vision du domaine aux étudiants. Au-delà des aspects technologiques, ces interventions seront aussi l’occasion de traiter les Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF), le contrôle qualité ou encore la gestion des contraintes économiques et environnementales.

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La valorisation des travaux de recherche vers des applications industrielles va faire appel à des stratégies et des acteurs à l’interface entre le monde scientifique et socio-économique. L’identification et la protection du caractère innovant d’une découverte sera suivie de la recherche de financement et de partenaires permettant de transformer cette idée en réalité économique.

Cette UE s’attachera à donner aux étudiants tous les outils de valorisation de leurs travaux en vue de la découverte de nouveaux outils thérapeutiques Cette UE comprend des cours magistraux réalisés par des enseignants-chercheurs juristes et des professionnels du domaine, ainsi qu’un projet tutoré suivi tout au long de l’UE. Des travaux seront également réalisés en Learning lab : identification de recherches innovantes, rédaction d’un brevet, plan de valorisation, création d’entreprise, business plan.

Cette UE fera intervenir des enseignants-chercheurs, des industriels et des professionnels des brevets et de la valorisation.

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Au sein des biotechnologies, les bioprocédés correspondent à la mise en œuvre industrielle des outils du vivant (que ce soit des enzymes, des microorganismes ou des cellules eucaryotes) pour la synthèse de produits d'intérêt. Cette UE se focalisera sur l’étape centrale du bioprocédé : la réaction biologique en réacteur. Elle sera plus particulièrement consacrée à l’exploitation de catalyseurs microbiens et cellulaires. Les produits d’intérêt peuvent être par exemple des aliments fermentés (vin, bière, ...), des molécules énergétiques (bioéthanol, méthane, ...), des intermédiaires chimiques, ou encore des biomédicaments (vaccins, anticorps monoclonaux, facteurs de croissance...). Les connaissances et compétences acquises au cours de cette UE seront transposables à n’importe quel secteur d’activité. Les exemples seront donnés dans les domaines correspondant aux débouchés principaux des deux formations concernées (Agrosciences et Santé). Cette UE est la suite directe de l’UE de M1 HAV811V “Ingénierie des bioprocédés -Batch”. Elle se concentre sur les aspects UpStream Processing (USP) des bioprocédés.

Les premiers cours permettront de resituer les bioprocédés et la démarche appliquée en ingénierie des bioprocédés et de faire des rappels succincts sur le mode Batch (pré-requis de M1). Puis l'essentiel de l’UE sera consacrée à l’application de la démarche d’ingénierie des bioprocédés à des réacteurs opérés en mode continus et Fed-Batch (ou culture semi-(dis)continue).

Des modules transversaux seront aussi proposés :

-Gestion des transferts (gestion du mélange, des transferts de chaleur, des transferts de gaz) avec un focus important sur les transferts de gaz et comment assurer les besoins en dioxygène d’une culture (kLa, OUR, OTR).-Design de milieux de culture

-Bilans élémentaires (bilan carbone et bilan rédox)

-Développement d’un indicateur de suivi de la réaction biologique : le Quotient Respiratoire (QR)

Cette UE comprend des cours magistraux interactifs et des travaux dirigés.

Une mise en pratique intensive (1 mois) réalisée sous forme de projet est prévue pour les étudiants du M2 Biologie-Santé / IBIS / spécialisation en bioproduction dans le cadre des UEs “Multidisciplinary lab project: from gene to protein”. Pour ces étudiants, un lien fort est aussi prévu avec les UEs de spécialisation (HAV910V, HAV911V et HAA910V). Se reporter aux descriptifs de ces UEs pour plus d’informations.

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The multidisciplinary lab project, also called “Gene to Protein project”, will be a "learning by doing" project. The students will be in charge of the bioproduction of a protein using E. coli as a host. If they follow both parts of the project (1 & 2, like students from Biohealth master), they will start with strain construction and continue with pilot scale production and purification of the protein.Bioprocess engineering is a highly interdisciplinary fieldof study. The students (and future workers in the field), will benefit from project-based learning with an important practical part, where they can actively experience the interconnection between biology, engineering and physical sciences.

The part 2 of the project will be dedicated to the “production process design and pilot scale production” of the recombinant protein using a high-cell density fed-batch culture. It will be a multidisciplinary, hands-on training of Bioprocess Engineering and will be organized over three different periods:

-Week 1 : In Learning lab, students will participate in workshops to design and plan a production process in accordance with equipment and data available (scientific papers, reports, websites, previous results from UE “Multidisciplinary Lab Project 1”). Based on the bottlenecks identified for production of recombinant proteins in E. coli, the students will choose the culture process to be used, define the production objectives, simulate the culture (planning objective), design a sampling plan, design the culture medium...

-Week 2 :In practical training rooms on pilot-scale equipment (20L working volume bioreactor), students will prepare the bioreactor and all they need to perform the pilot-scale culture. They will be in charge of the monitoring of the culture and of real time data treatment in order to detect and correct deviations from the anticipated progress of the culture.

-Week 3 : In learning labs, students will treat and analyze the data. They will be in charge of the interpretation and discussion of the results and of the writing of a professional report.

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