M1 - Chimie des biomolecules (BM)

Biomolécules fluorées. Développements actuels des molécules fluorées. Méthodes de fluoration : mono-fluoration nucléophile, électrophile, introduction de groupement difluorométhyle ou trifluorométhyle. Apport du ou des atomes de fluor dans l’activité de ces composés. Exemples de synthèses de composés fluorés utilisés comme agents antitumoraux, antiviraux; antidépresseurs, anxiolytiques, anti-inflammatoires…

Biomolécules phosphorées. Structure, nomenclature, réactivité, analyse structurale et applications.

Seront abordés quelques voies de synthèse de composés de chacune des familles traitées en mettant en avant, le cas échéant, des méthodes d'activation non conventionnelles. Les applications biomédicales seront ciblées, ainsi que d'autres applications en agrochimie, optoélectronique, nanomatériaux, ...

Volumes horaires* :

CM : 15 h (7,5h Biomolécules fluorées et 7,5h Biomolécules phosphorées)

TD : 5 h

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Cette UE permet l'acquisition des connaissances de base et des compétences transversales dans le domaine des colloïdes et des interfaces, communes aux différents parcours de la mention Master Chimie (Chimie des Matériaux, Chimie Séparative, Matériaux et Procédés, ICAP Ingénierie des Cosmétiques, Chimie des Biomolécules). Elle est également proposée aux étudiants internationaux intégrant le cursus SFRI de l’Université de Montpellier où l'enseignement est dispensé en anglais. Une présentation introductive portant sur les notions et les concepts de base permettra de découvrir et de mieux comprendre les principales propriétés physico-chimiques des dispersions colloïdales, des colloïdes associatifs, et des solutions de macromolécules, ainsi que les paramètres et les phénomènes régissant la stabilité dans des dispersions colloïdales et des systèmes mixtes solutions-colloïdes. Puis, un enseignement pratique interdisciplinaire s’appuyant sur le principe de la classe inversée sera proposé pour aider les étudiants à construire et à approfondir leurs connaissances grâce à une analyse individuelle et collective des diverses applications des phénomènes et des systèmes colloïdaux et interfaciaux.

Volumes horaires* :

CM : 7

TD : 13

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Cet enseignement a pour vocation d’enseigner la chromatographie en phase liquide et la chromatographie en phase gazeuse.

Volumes horaires* :

            CM :15h

            TD : 5h

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Connaissance des techniques de chromatographie en phase gazeuse et de spectrométrie de masse avec ionisation par impact électronique et analyseur de masse quadripôlaire pour l’analyse de molécules organiques volatiles.

1) Analyses GC-MS de composés organiques volatils :

• Techniques d’ionisation par impact électronique (EI)
• Techniques d’ionisation chimique (CI)
• Techniques d’analyse quadripolaire (Q)
• Couplages GC/MS

2) Applications dans le cadre d’analyses en chimie organique, de caractérisation d’échantillons volatils.

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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Connaissance des grandes familles de polymères utilisés dans le domaine biomédical.

1) Spécificité des polymères pour applications biomédicales et grandes familles de polymères utilisés

2) Description des familles d’applications

3) Discussion sur la notion de synthèse et relation structure/propriétés/cahier des charges

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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Ce cours aborde de façon concise et systématique tous les aspects de la chimie des hétérocycles, de la nomenclature aux applications comme les principes d'action des médicaments, des toxines ou des drogues, les pigments, les colorants alimentaires etc…

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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Les produits naturels occupent une place majeure dans le domaine de la chimie des biomolécules. Ils représentent une source importante de composés bioactifs pour la chimie médicinale. Cette unité d’enseignement permet de dispenser un panorama complet du métabolisme secondaire et de l'origine des produits naturels provenant des plantes. L'accent sera mis dans cette UE sur la chimie organique à l'origine des différentes biotransformations qui se produisent au cours de la biosynthèse de chaque classe importante de molécule. Une approche mécanistique sera utilisée pour comprendre les bases chimiques de chaque transformation.

Volumes horaires* :

CM : 13 

TD :  7

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RMN :

La RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) en phase liquide est une méthode spectroscopique d'analyse incontournable pour le chimiste, permettant notamment de déterminer la structure de petites molécules organiques ou macromolécules en solution, l'étude des phénomènes dynamiques... Cette UE a pour objectif de comprendre les phénomènes mis en jeu dans cette technique et de les relier aux différentes informations structurales accessibles par cette méthode. Le but est d'être capable d'exploiter les données spectrales issues de cette analyse pour élucider la structure et la stéréochimie de molécules organiques ou les structures de polymères, ou encore, pour réaliser le suivi de réaction.

Diffraction des rayons X :

La diffraction des rayons X est une technique puissante et non-destructive de caractérisation de la structure cristalline des matériaux mais également, capable de fournir des informations cristallographiques et structurales comme les paramètres de maille et les positions des atomes. Ceci comprend tous les matériaux cristallisés comme les céramiques, les matériaux pour le stockage et la transformation de l’énergie et de l’information ainsi que les molécules organiques et les complexes métalliques (distances et angles interatomiques, stéréochimie (chiralité, stéréoisomérie…), liaisons intra et intermoléculaires…). L’objectif de cette UE est une initiation à la cristallographie et à la diffraction, dont le but est de comprendre le fonctionnement et les caractéristiques d’un diffractomètre à rayons X, ainsi qu’interpréter des diagrammes de diffraction (analyse structurale, paramètres de maille).

Volumes horaires* :

            CM : 10

            TD : 10

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Connaissance des techniques les plus récentes de spectrométrie de masse pour l’analyse qualitative de molécules organiques et biomolécules.

1) Description des principes fondamentaux (Sciences et technologies des ions) :

-           Techniques d’ionisation

-           Techniques d’analyse

-           Spectrométrie de masse en tandem (MS/MS)

-           Couplages LC/MS et LC/MS/MS

2) Application dans le cadre d’analyses de biomolécules et de suivi de réactions de chimie organique.

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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Cette UE abordera les notions fondamentales et outils pratiques relatifs à la chimiométrie au travers de :             -     l’analyse statistique de données ;

• les lois de probabilité ;
• l’estimation par intervalle de confiance ;
• les tests paramétriques et non paramétriques.

Une initiation aux plans d’expériences sera proposée en fin de module.

Volumes horaires* :

CM : 7h

TD : 13h

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La première partie du cours présente les connaissances fondamentales de la chimie organométallique des métaux de transition. Il commence par la description de la liaison Métal-C permettant la compréhension de sa stabilité et de sa réactivité chimique.  Dans un deuxième temps, on montrera la puissance de cet outil de synthèse pour la formation de liaison C-H, C-C, …Des exemples de leurs applications dans différents domaines permettront l’acquisition de ces réactions et de leurs champs d’applications : chimie fine, transformations catalytiques d'importance industrielle, synthèse de produits naturels, préparation de matériaux.

La deuxième partie de ce cours est dédiée à la chimie des hétéro-éléments centrée sur les éléments Silicium, Etain et Bore. Cette partie vise à présenter les différentes méthodes de préparation des réactifs à base de bore, d'étain et de silicium ainsi que les principales transformations réalisées avec ces composés, avec des applications en synthèse organique et synthèse de matériaux.

CM : 13 H 

TD :  7 H

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Cette unité d’enseignement est dédiée à l’approfondissement des bases de chimie organique et de chimie de coordination vues en L3 et à l’acquisition de notions liées à l’ingénierie moléculaire et en chimie moléculaire. L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux et travaux dirigés. Les étudiants travailleront en amont de certains cours et travaux dirigés avec des documents de cours fournis permettant que les enseignements en cours et en TD puissent leur permettre d’être pleinement acteurs de la formation, de comprendre les notions présentées ainsi que les compétences à acquérir. Le programme de progression et les activités seront proposés. Pour les étudiants qui n’ont pas vu les bases élémentaires de la chimie de coordination et de la chimie organique, les documents seront mis à disposition.

Chimie de coordination : L’enseignement abordera les différents aspects des complexes de métaux de transition et des lanthanides, des matériaux moléculaires (complexes polynucléaire et polymères de coordination ayant de structures étendues (MOFs, etc.)) ainsi que leurs propriétés et applications. Les aspects structuraux, la description de la liaison, les propriétés, ainsi que les aspects liés à la stabilité et la réactivité seront abordés. Un accent sera mis sur l’effet de complexation et sur la stabilité des complexes des métaux, des lanthanides et des actinides avec certains ligands en vue d’applications dans les domaines biomédical (imagerie et thérapie), de la décontamination (domaine nucléaire), etc. Les propriétés électroniques (relaxivité, magnétisme) et optiques (absorption, luminescence) de ces complexes seront abordées et mises dans le contexte des applications dans divers domaines, tel que l’imagerie, l’électronique, les capteurs, etc.

Chimie Organique : L’enseignement s’appuie sur les connaissances acquises en Licence et abordera au travers d’une étude raisonnée les principaux mécanismes réactionnels de la chimie organique et permettra de donner un socle commun à l’ensemble des étudiants du Master Chimie. Les principaux processus (substitution, addition, élimination, transposition…) et leurs caractéristiques essentielles et applications aux séquences mécanistiques seront examinés. Ce cours doit permettre à l’étudiant de disposer d’outils généraux d’analyse des mécanismes (ioniques, radicalaires, concertés) pour appréhender ces mécanismes dans leur variété.

Volumes horaires* :

CM : 13 H

TD : 7 H

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Le projet professionnalisant assure la jonction entre les travaux pratiques classiques et le stage en laboratoire ou en entreprise. Il est réalisé sous la forme d’un projet tuteuré consistant en une mise en situation professionnelle de l’étudiant à travers un travail collaboratif (de groupe) basé sur la réalisation d’un projet en réponse à une problématique fixée par une entreprise, collectivité, association ou un universitaire. Il fait partie du tronc commun du Master Chimie et s’effectue sous la responsabilité d’un membre de l’équipe pédagogique tuteur (universitaire ou industriel). Mené tout au long du semestre, ce projet vise à mettre en relation et ancrer les connaissances/savoir-faire acquis dans le cadre de la formation universitaire de Licence et de début de Master à travers cette mise en situation professionnelle. Ces mises en situation seront en lien direct avec le parcours de Master choisi par les étudiants. En plus des compétences disciplinaires de la chimie, d’autres compétences relationnelles, organisationnelles et en communication, intrinsèquement liées à la conduite de projets, seront également acquises et armeront les étudiants pour leur future vie professionnelle.

Répondre à une problématique de recherche : exemple de synthèse de nouveau matériaux phosphorescents.

Volumes horaires* :

CM : 5h

TD : 5h

TP : 40h

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Le stage au semestre 8 du Master 1 Chimie des Biomolécules a pour but de familiariser les étudiants aux métiers de la recherche en chimie du vivant. Ainsi, les étudiants auront la possibilité d’effectuer ce stage d’initiation à la recherche au sein de laboratoires académiques ou privés. Sous réserve de l’acceptation préalable de l’équipe pédagogique (sujet de stage en lien avec les enseignements du master et environnement/moyens adéquats), l’étudiant pourra rechercher une équipe d’accueil en milieu académique dans les instituts du Pôle Chimie de l’Université de Montpellier (IBMM, ICGM, …), dans des laboratoires académiques hors de l’Université de Montpellier (en France ou à l’étranger) ou en secteur privé (industries chimiques, pharmaceutiques, agroalimentaires, laboratoires de biotechnologies, …).

Terrain : 2 à 4 mois de stage

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Les nucléosides sont les constituants de base des acides nucléiques (ADN et ARN). A ce titre, ils jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus biologiques. Dans ce cours, sera présentée la structure et le rôle biologique des nucléosides naturels. Seront abordée également les principales voies de synthèse et de caractérisation de ces composés et de leurs analogues (réactions de glycosylation, modifications structurales du cycle furanose, substitution et introduction d’hétéroatomes, inversion de configuration, etc..).  L’utilisation d’analogues de nucléosides pour les traitements de pathologie d’origine virale, de cancers sera également abordée.

Volumes horaires* :

CM : 15 h

TD :  5 h

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Cette unité d’enseignement est mutualisée pour les étudiants MI du Master Chimie : parcours ICAP P1, ICAP P2, MAT P1, MAT P2, BM (semestre S2). Les sujets suivants seront traités :

• Les 12 Principes de la Chimie Vertes et les unités de mesure en Chimie Verte ;
• Stratégies de synthèse en chimie durable ;
• Solvant alternatifs ou éco-compatibles pour la synthèse et l’extraction ;
• Techniques d’activation non-conventionnelles et applications.

CM :  13

TD :   7 H

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L’enseignement de chimie médicinale a pour but d’initier les étudiants aux étapes clés dans le processus de mise au point de molécules présentant des activités biologiques. En particulier, un descriptif des interactions mis en jeu, la notion de pharmocophore, de bio-isostérie…, ainsi que des études de relation-structure-activité seront abordées permettant d’envisager les stratégies ainsi que les modifications structurales adéquates.

Volumes horaires* :

CM : 15 h

TD : 5 h

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Après des généralités sur les notions de prochiralité et de stéréochimie, cet enseignement présentera les outils permettant la maîtrise de synthèses diastéréosélectives et énantiosélectives. Les différentes approches seront présentées de manière détaillée et rationnelle. Des exemples de synthèses industrielles de molécules bioactives chirales seront discutés.

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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Ce cours aborde des méthodes de synthèse appliquées à l’obtention d’aminoacides énantiopurs ainsi que l’emploi d’aminoacides chiraux pour la synthèse d’autres composés énantiopurs.

Ces aminoacides sont les éléments de base des peptides. Les différentes propriétés physico-chimiques induites par la nature de ces aminoacides permettront de définir des stratégies de synthèse de peptides d’intérêt et leur caractérisation.

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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Les sujets suivants seront traités :

- Solvants biosourcés

- Carburants issus de la biomasse

- Antioxydants dérivés de la lignine

- Catalyseurs métalliques issus des végétaux

- Tensioactifs obtenus à partir de ressources renouvelables

- Exemples d’applications industrielles de la synthèse enzymatique

Volumes horaires* :

CM : 15

TD : 5

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Cette UE abordera en petits groupes ou de manière personnalisée les outils pédagogiques et bonnes pratiques relatifs à la communication et à l’insertion professionnelle, au travers de :

• bilans de connaissances, savoirs, compétences, savoir être et motivations ;
• sensibilisation aux techniques de recherche d’emploi ;
• rédaction de CV et lettre de motivation ;
• règles de communications orales et écrite ;
• simulations d’entretiens d’embauche.

Des mises en situation en lien direct avec les secteurs d’activités ciblés par les parcours des étudiants concernés seront proposées.

TP : 20h

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Présentation générale des méthodes de calcul et modélisation les plus couramment utilisées dans le domaine de la chimie du solide selon les échelles spatiales et temporelles qui peuvent être étudiées avec elles :

(1)   Calculs quantiques (Hartree Fock, méthodes Post-Hartree Fock, DFT),

(2)   Modélisation à base de champs de force (atomistique et gros grain),

(3)   Modélisation hybride QMMM et AACG.

Présentation des différentes techniques de calcul : calculs statiques et d’optimisation, dynamique moléculaire et Monte Carlo.

L’UE aura des cours de type CM et TP. Deux travaux pratiques de modélisation seront proposés: techniques de modélisation en mécanique classique et calculs quantiques.

            CM : 11H

            TD : 9H

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Les matériaux « hybrides » constituent une nouvelle famille de matériaux, associant des ligands organiques connectant des entités inorganiques, est de plus en plus étudiée à la fois au niveau fondamental et applicatif.

Dans le cadre de cet UE, deux grandes catégories de matériaux hybrides seront abordées :

• Réseaux de Coordination et Metal-Organic Frameworks
• Materiaux organosilicés/carbonés

CM : 10 h

TD : 10 h

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Cette unité d’enseignement est dédiée à la présentation des matériaux et nanomatériaux inorganiques destinés à une utilisation dans le domaine biomédical (imagerie, thérapie, implants). Cette UE est l’approfondissement des connaissances acquises dans l’UE HAC930C (Développement des matériaux pour la santé). Il s’agit de développer les problématiques de santé et les matériaux et nanomatériaux inorganiques dans le diagnostic, la thérapie et le bien-être. Les stratégies de développement des matériaux et nanomatériaux inorganiques du futur basées sur la théragnostique et la multifonctionalité, et les matériaux intelligents seront également abordés.

L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux, et en travaux dirigés. Un projet en groupe sur l’étude (théorique) d’un matériau ou de nanomatériaux inorganiques pour la santé sera proposé aux étudiants.    

CM : 11

 TD : 9

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L’enseignement du module de stratégies et outils en synthèse organique est axé sur l’approfondissement des stratégies d’élaborations de molécules issues ou non du milieu naturel à l’aide des outils de la chimie organique.

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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