L2 Sciences et Technologies

Cours de mathématiques et d’informatique des Semestre 1et 2 de la licence

Mathématiques :

1. Fonctions à plusieurs variables, régularité, développements limités,
2. Fin des suites, séries numériques, intégrales généralisées,
3. Consolidation, remobilisation sur des concepts passés et raisonnement.

Informatique :

1.  Tris,
2. projets informatiques.

A l’issue des enseignements, les étudiant·es sont capables de :

Partie 1 :

• Déterminer le développement limité d’une fonction au voisinage d’un point.
• Déterminer un équivalent de fonction au voisinage d’un point.
• Etudier les polynômes

Partie 2 :

• Etudier des limites par comparaison
• Etudier des séries numériques par le calcul
• Etudier la nature d’une série numérique non calculable
• Etudier les intégrales généralisées via le calcul
• Etudier la nature d’une intégrale généralisée non calculable

Partie 3 :

• s'adapter face à de nouveaux concepts et à des exercices variés sur un concept connu.

Partie 4 :

• Avoir des notions de complexité.
• Prendre en main git.

Les enseignements reposent sur un format de travail en autonomie supervisée avec supports de cours et vidéos à l’appui. Des points de cours seront mis en place en fonction des besoins.

Cours de mécanique du semestre 1 de la licence.
Cours de métabolisme des glucides et des lipides du semestre 2 de la licence

Physique :

1. Révision de mécanique du point, théorème de l’énergie cinétique, théorème de l’énergie mécanique
2. Moment cinétique, produit vectoriel
3. Théorème du moment cinétique, moment d’inertie
4. Applications

Biologie :

1. Vision :
   - L’œil organe de la vision (anatomie œil, rétine, les photorécepteurs)
   - La phototransduction (neurones et signaux neuronaux, opsine des bâtonnets, mécanismes de phototransduction, opsines des cônes
   - Le traitement de l’information dans la rétine (connexions, notion de champ récepteur, cellules horizontales et amacrines, codage des infos de contraste, codage de la couleur
   - De la rétine au Cortex (les voies visuelles, le corps genouillé latéral)
   - Traitement de l’info visuelle (organisation du cortex visuel, physiologie de V1, au-delà de V1)
2. Transmission de l’influx nerveux et physiologie du muscle :
   - Le système nerveux, le neurone, le maintien du potentiel de repos, PPSE/PPSI, le potentiel d’action, la conduction saltatoire dans l’axone myélinisé, la synapse chimique
   - Les différents types de muscles, les muscles squelettiques (fonctions, structure, ultrastructure, les principales protéines impliquées dans la contraction musculaire, l’innervation musculaire, la jonction neuromusculaire
3. Métabolisme et équilibre énergétique, régulation du métabolisme énergétique
   - Métabolisme, nutrition et bilans énergétiques (définitions, l’alimentation, les nutriments, digestion et assimilation, ration alimentaire et diététique)
   - Dépenses et besoins énergétiques (énergie chimique des aliments et ATP, respiration cellulaire, notion d’énergie)
   - Mesures des dépenses énergétiques (méthodes calorimétriques, méthode à l’eau doublement marquée)
   - Evaluation du besoin énergétique (définition du besoin énergétique, bilan énergétique, détermination des besoins énergétiques)
   - Les composantes du besoin énergétique (métabolisme de base, la thermogénèse alimentaire, dépenses liées à la thermorégulation, dépenses liées à l’activité physique)
   - Variation des besoins énergétiques (adulte, vieillissement, grossesse, enfants
   - Les substrats énergétiques (Glucides, lipides, acides aminés, glycogène, les réserves énergétiques)
   - Le pancréas et les hormones pancréatiques (structure, insuline et glucagon, effets sur la glycogénogenèse et la glycogénolyse, insuline et utilisation du glucose dans le muscle et tissus adipeux)
   - Catécholamines, glucocorticoïdes, GH hormone de croissance / métabolisme énergétique

Les étudiants acquièrent une maîtrise des connaissances fondamentales en biologie et en physique indispensables pour comprendre le mouvement et la performance sportive.

A l’issue des enseignements, les étudiant·es sont capables de :

Physique : 

• décrire le mouvement d’un solide en rotation

Biologie : 

• décrire les bases neurobiologiques de la vision et les circuits qui relient la rétine au cerveau,
• expliquer l’organisation structurelle et fonctionnelle du muscle, les principes de la contraction musculaire ainsi que les arcs réflexes,
• identifier les mécanismes physiopathologiques des principales pathologies héréditaires du métabolisme en lien avec la physiologie du mouvement,
• comprendre et appliquer les lois fondamentales de la mécanique à la posture et au mouvement, tout en intégrant ces concepts biologiques et physiques pour analyser de manière multidisciplinaire le mouvement et la performance, du niveau cellulaire à l’organisme entier.

Physique : classe inversée pour les cours. Choix entre TD au tableau ou en autonomie.

Biologie : CM et TD suivant les parties abordées.

Physique :

• Mobiliser les concepts fondamentaux pour modéliser, analyser et résoudre des problèmes de physique.
• Manipuler les principaux outils mathématiques utiles en physique.
• Affiner esprit critique, rigueur et capacité d’analyse.
• S'organiser individuellement, gérer son temps et ses priorités.

Biologie :

• Comprendre et analyser de manière intégrée les mécanismes biologiques et physiques du mouvement humain et de la performance sportive,
• Appliquer ces connaissances à l’étude de la motricité, de la posture et des pathologies associées,
• Développer une aptitude à modéliser et expliquer les phénomènes physiques du sport du niveau cellulaire à l’organisme entier.

Enseignements de L1 (Socle Chimie, Socle Biologie, Génétique moléculaire)

Biologie :

1. Bioingénierie, les biotechnologies au service de l’environnement
   - Généralités sur les Biotechnologies
   - Le génie génétique (outils de base)
   - Les secteurs d’application des biotechnologies
   - OGM, les aspects législatifs
   - Comment fabriquer un OGM (procaryotes, animaux, végétaux)
   - La révolution CRISPR/Cas9
   - Les grands domaines d’applications (santé, agriculture, agroalimentaire…)
   - Utilisation des OGM en recherche fondamentale (gène rapporteur, étude de l’expression et de la fonction d’un gène)
   TP Bioingé : Initiation à la culture in vitro, régénération de plantules (notion de totipotence), mise en évidence de l’expression d’un gène rapporteur dans des plantes transgéniques.
   Exposés et débat : Biotechnologies, aspects scientifiques, éthiques, sociétaux et politiques
2. Toxicologie
   - Définitions et concepts importants
   - Les xénobiotiques (définitions et propriétés, origine, exposition)
   - L’exposome (voies d’exposition, pénétration des molécules dans l’organisme, devenir des molécules dans l’organisme)
   - Passage des barrières, rôle du tissu adipeux
   - Toxicité (temps courts, temps longs, profil de réponse, seuil de toxicité, susceptibilité, effet-dose/individu, effet-dose/population, Incertitude échelle de population, toxicité d’organe)
   - Danger/risque
   - Mécanismes à l’origine de la toxicité (stress oxydant et pathologies, effets cellulaires et moléculaires, voies adaptatives, récepteurs)
   - Rôle du métabolisme dans la toxicité des médicaments (biotransformations, inactivation métabolique, activation métabolique, les cytochromes P450)
3. Diversité du vivant et évolution de la biodiversité
   - Introduction à l’écologie (définitions, niveaux d’organisation, pourquoi étudier l’écologie et comment l’étudier ? Observations et descriptions, évolution)
   - Dynamique des populations en ressources non limitées et en ressources limitées
   - Ecosystèmes et communautés
   - Biogéographie
   - Qu’est-ce qu’une espèce ?
   - Compter le temps long (les différents calendriers)
   - Biologie de la conservation (La biodiversité, la biodiversité est-elle menacée ? Pourquoi la protéger ? Quelles sont les menaces ? Qu’est-ce que le biologie de la conservation ?
4. Génétique des populations et adaptation des plantes
   - Rappels : gènes, allèles fréquence ; homozygotes/hétérozygotes/dominance/récessivité/additivité, lois de Mendel
   - Principaux régimes de reproduction sexuée (allogamie/autogamie, homogamie/hétérogamie)
   - Pressions évolutives dans les populations (mutation/dérive/sélection)
   - Polymorphisme, domestication et sélection (polymorphisme comme moteur de sélection, domestication des plantes cultivées, introduction à la génétique quantitative)
   - Adaptation des plantes à l’environnement (interaction plantes/microbiome, dépollution des sols par les plantes)
5. Reproduction végétale
   - La reproduction asexuée (marcottage, bouturage, drageonnage, multiplication par organes spécialisés, multiplication artificielle greffage, propriétés cellulaires de la reproduction asexuée, utilisation en culture in vitro)
   - La reproduction sexuée
6. Transport et circulation des sèves chez les plantes
   - Anatomie des tissus vasculaires et les 2 types de sèves
   - Transport de la sève dans le xylème
   - Transport de la sève dans le phoème
   - Le transport des sèves au cours des saisons
   - Le transport des sèves et les changements climatiques
   - Propriétés de l’eau, potentiel hydrique et osmose
   - Physique du phloème et théorie de Münch
   - Physique du xylème et théorie de la cohension-tension
   - Usage des sèves
   - Quelques domaines de recherche : plante, cycle de l’eau et du carbone

Chimie :

1. Approches microscopiques
    - Introduction via des activités, notion d’agitation thermique
    - Liste des forces intermoléculaires (bilan fait par les étudiants)
    - Passage du microscopique au macroscopique : aspect thermodynamique de la dissolution
   - Implications des forces intermoléculaires sur trois exemples (exos et films)

• Description thermodynamique des mélanges
  - Solutions idéales (loi de Raoult, diagramme isobare, diagramme isotherme, équilibres liquide/vapeur)
  - Solutions réelles (notion d’azéotrope et d’hétéroazéotrope, loi de Henry)
  - Théorème des moments
  - Application (distillation, salage des routes) 
  - Propriétés colligatives et applications (cryoscopie et ébullioscopie, osmose)
• Interfaces
  - Qu’est-ce que c’est ? Exemples et comparaison interface et interphase.
  - Tensio actifs, micelles et vésicules (notion de CMC)

Lors des enseignements d'ingénierie biologique, la question de la fabrication des OGM permet d'aborder les techniques de transfert de gènes, leurs applications et les débats associés. L’enseignement aborde aussi les bases de la toxicologie du point de vue biologique (impact dans les cellules et l’organisme) mais fait également le lien avec les propriétés chimiques des molécules (toxicocinétique/toxicodynamique).
L’enseignement de biologie de environnement aborde les processus de diversification du vivant et d’évolution de la biodiversité (caractéristiques des écosystèmes, reproduction végétale, circulation des sèves). Il comprend également la génétique des populations.

Les objectifs de l’enseignement de chimie sont d’utiliser avec des exemples précis en lien avec l’environnement les notions de thermodynamique existantes : d’un point de vue microscopique et macroscopique. D’identifier dans des systèmes simples les forces intermoléculaires à l'échelle microscopique et de comparer les ordres de grandeur.

Les enseignements dans cette UE alternent entre des phases de cours, des travaux dirigés et du travail en autonomie.

Mécanique des fluides : Maitriser les concepts physiques acquis en L1 et la chimie des solutions

Ondes : Maîtriser les concepts physiques acquis en L1 sur les oscillateurs et la trigonométrie

Mécanique des fluides :

1. Capillarité et Mouillage : loi de Laplace, relation de Young-Dupré
2. Phénomènes de diffusion : Mouvement Brownien, coefficient de diffusion, Temps caractéristique de diffusion, Flux de particules, Loi de Fick, Equation de diffusion
3. Diffusion à travers une membrane : Membranes, Perméabilité d’une membrane
4. Pression osmotique : L’osmose, la pression osmotique

Ondes :

1. Concept d’onde. Caractéristiques. Les différents types d’ondes
2. Onde plane progressive : expression mathématique, descriptions temporelle et spatiale, notion de célérité
3. Onde plane progressive harmonique : expression mathématique, périodes temporelle et spatiale, célérité
4. Ondes stationnaires : expression mathématique et caractéristiques

Mécanique des fluides

• Comprendre les mécanismes physiques fondamentaux qui régissent la capillarité, le mouillage, la diffusion de particules et les phénomènes osmotiques à l’échelle microscopique. 
• Savoir modéliser ces phénomènes à l’aide de lois physiques (Laplace, Fick, Van’t Hoff) et d’interpréter leur rôle dans les systèmes naturels ou biologiques.
• Explorer de manière autonome les phénomènes physiques abordés en cours afin de consolider leur compréhension théorique par la pratique expérimentale.

Ondes :

• Définir ce qu’est une onde.
• Identifier et expliquer les grandeurs caractéristiques d’une onde sinusoïdale : amplitude, longueur d’onde, période, fréquence, vitesse de propagation.
• Comprendre la relation entre vitesse, fréquence et longueur d’onde.
• Représenter graphiquement une onde progressive 
• Distinguer les régimes d’onde stationnaire et d’onde progressive, et expliquer leur formation.

L’UE est organisée en CM, TD et TP. Ces enseignements se déroulent en présentiel. La préparation des projets de TP autogérés est faîte en présentiel et en distanciel.

Mise à disposition de documents de cours/TD sur e-campus.

Les 12h de TP sont des TP autogérés

UE de Chimie de L1

1. Hybridation du Carbone et de l’Azote 
2. Les effets électroniques en chimie organique
3. Acidité/Basicité et Nucléophile/Electrophile
4. Généralité sur la réaction Chimique : aspect Cinétique et Thermodynamique
5. Les différents types de réactions de la chimie organique

• Décrire les effets électroniques au sein d’une molécule
• Connaitre la notion d’Acidité/Basicité et Nucléophile/Electrophile en chimie organique
• Connaitre les principes de cinétique et de thermodynamique dans une réaction chimique
• Enoncer les grandes réactivités en synthèse organique
• Mettre en place un mode opératoire en travaux pratique

Les enseignements dans cette UE alternent entre des phases de cours, des travaux dirigés et de travaux pratiques.

• Savoir équilibrer une réaction chimique et connaître son évolution
• Savoir anticiper les effets électroniques au sein d’une molécule
• Savoir anticiper la réactivité entre deux molécules
• Savoir suivre un mode opératoire en TP

Evaluation suivant la grille de compétences

Semaine thématique, projet fiction, Stage, TP autogéré, APP

Evaluation suivant la grille de compétences.

Semaine thématique, projet fiction, Stage, TP autogéré, APP

Evaluation suivant la grille de compétence

Semaine thématique, projet fiction, Stage, TP autogéré, APP...

L’UE Anglais S3 fait partie du bloc Méthodologie, Communication et Projets Scientifiques 2 (MCPS2) de la L2 Sciences et Technologies.

Le bloc MCPS2 comporte des enseignements d'anglais qui doivent permettre aux étudiants d’acquérir des compétences linguistiques : être capables de lire et de produire des documents scientifiques en anglais, échanger à l’oral dans cette langue.

L’UE Anglais S3 fait partie du bloc Méthodologie, Communication et Projets Scientifiques 2 (MCPS2) de la L2 Sciences et Technologies.

Le bloc MCPS2 comporte des enseignements d'anglais qui doivent permettre aux étudiants d’acquérir des compétences linguistiques : être capables de lire et de produire des documents scientifiques en anglais, échanger à l’oral dans cette langue.

Chimie et biologie de la L1 et premier semestre de L2

Chimie :
L’enseignement de chimie s’organise en trois parties. Tout d’abord, les notions introductives de réactivité en chimie organique, vue dans l’UE Science et Santé 1, sont approfondies. Cet enseignement permet d’entrevoir la réactivité des principales fonctions chimiques. Un parallèle est fait entre le mécanisme mis en jeu au laboratoire et celui in-vivo pour les transformations chimiques bio-inspirées. La notion de synthèse multi-étapes est abordée en fin d’enseignement. Dans une seconde partie, les notions de spectroscopie Infrarouge et RMN sont vues dans le cadre de l’analyse chimique de molécules organiques. Enfin la troisième partie introduit la chimie du solide (importance des structures cristallines dans les milieux biologiques et en pharmacologie).

Biologie : Dans la suite de la L1, l’enseignement de biologie concerne la régulation de l’expression des gènes et les modifications post-traductionnelles. Il aborde également les “omiques” (transcriptomiques et protéomique). L’enseignement est complété par des TP de biologie moléculaire : électrophorèse bi-dimentionnelle et restriction enzymatique.

Biologie :

Dans la suite de la L1, l’enseignement de biologie concerne la régulation de l’expression des gènes et les modifications post-traductionnelles. Il aborde également les “omiques” (transcriptomique, protéomique et métabolomique). L’enseignement est complété par des TP de microbiologie et biologie moléculaire : isolements de bactéries, caractérisation par observations microscopiques et tests biochimiques, PCR, migration électrophorétique et analyses de séquences pour identification moléculaire

Chimie :
Partie 1 : RMN et IR
 - Identifier une molécule organique par RMN et IR
Partie 2 : Synthèse
- Décrire une réaction de substitution
- Décrire une réaction d’Elimination
- Détailler les principales réactivités des alcènes 
- Mettre en place un mode opératoire en travaux pratique
Partie 3 : Chimie du Solide
- Identifier les structures cubiques des solides cristallins dans le cadre du cristal parfait
- Décrire le solide cristallin en termes de motifs, de réseau périodique

Biologie : la partie omiques inclut un travail de groupe tutoré sur documents à partir d’un sujet donné (analyse des levures utilisées pour la fabrication de la bière) qui donne lieu à une restitution orale.

Biologie :

• Mettre en œuvre une démarche expérimentale (en conditions axéniques)
• Analyser des résultats expérimentaux et les traduire en un compte-rendu synthétique
• Construire un mini-projet de recherche et le présenter de façon claire

Chimie :

• Savoir déterminer la structure d’une molécule à partir d’un spectre RMN 1H et IR
• Savoir prédire le spectre RMN 1H à partir de la structure d’une molécule
• Savoir anticiper la structure et la stéréosélectivité des produits d’une SN
• Savoir anticiper la structure et la stéréosélectivité des produits d’une E
• Savoir anticiper la réactivité d’un alcène
• Savoir suivre un mode opératoire en TP et comprendre le mécanisme de la réaction mise en jeu
• Savoir décrire un solide cristallin dans le cadre d’un cristal parfait

Physique, chimie et biologie de L1 et du premier semestre de L2

Biologie : Dans la suite de la L1, l’enseignement de biologie concerne la régulation de l’expression des gènes et les modifications post-traductionnelles. Il aborde également les “omiques” (transcriptomiques et protéomique). L’enseignement est complété par des TP de biologie moléculaire : électrophorèse bi-dimentionnelle et restriction enzymatique.

Chimie :
L’enseignement de chimie s’organise en trois parties. Tout d’abord, les notions introductives de réactivité en chimie organique, vue dans l’UE Science et Santé 1, sont approfondies. Cet enseignement permet d’entrevoir la réactivité des principales fonctions chimiques. Un parallèle est fait entre le mécanisme mis en jeu au laboratoire et celui in-vivo pour les transformations chimiques bio-inspirées. La notion de synthèse multi-étapes est abordée en fin d’enseignement. Dans une seconde partie, les notions de spectroscopie Infrarouge et RMN sont vues dans le cadre de l’analyse chimique de molécules organiques. Enfin la troisième partie introduit la chimie du solide (importance des structures cristallines dans les milieux biologiques et en pharmacologie).

Physique : Electromagnétisme (ex radiofréquence)

Il unit les deux thématiques afin de conduire l'étudiant aux ondes électromagnétiques, la lumière en montrant le couplage des champs électriques et magnétiques, culminant en les équations de Maxwell dans le vide.

Ingénierie : bases du traitement du signal discret

Biologie : la partie omiques inclut un travail de groupe tutoré sur documents à partir d’un sujet donné (analyse des levures utilisées pour la fabrication de la bière) qui donne lieu à une restitution orale.

Physique et biologie de la L1

Biologie : Dans la suite de la L1, l’enseignement de biologie concerne la régulation de l’expression des gènes et les modifications post-traductionnelles. Il aborde également les “omiques” (transcriptomiques et protéomique). L’enseignement est complété par des TP de biologie moléculaire : électrophorèse bi-dimentionnelle et restriction enzymatique.

Physique : Electromagnétisme (ex radiofréquence)

Il unit les deux thématiques afin de conduire l'étudiant aux ondes électromagnétiques, la lumière en montrant le couplage des champs électriques et magnétiques, culminant en les équations de Maxwell dans le vide.

Ingénierie : bases du traitement du signal discret

Biologie : la partie omiques inclut un travail de groupe tutoré sur documents à partir d’un sujet donné (analyse des levures utilisées pour la fabrication de la bière) qui donne lieu à une restitution orale.

Chimie et physique de la L1 et premier semestre de L2

Chimie :

L’enseignement de chimie s’organise en trois parties. Tout d’abord, les notions introductives de réactivité en chimie organique, vue dans l’UE Science et Santé 1, sont approfondies. Cet enseignement permet d’entrevoir la réactivité des principales fonctions chimiques. Un parallèle est fait entre le mécanisme mis en jeu au laboratoire et celui in-vivo pour les transformations chimiques bio-inspirées. La notion de synthèse multi-étapes est abordée en fin d’enseignement. Dans une seconde partie, les notions de spectroscopie Infrarouge et RMN sont vues dans le cadre de l’analyse chimique de molécules organiques. Enfin la troisième partie introduit la chimie du solide (importance des structures cristallines dans les milieux biologiques et en pharmacologie).

Physique : Electromagnétisme (ex radiofréquence)

Il unit les deux thématiques afin de conduire l'étudiant aux ondes électromagnétiques, la lumière en montrant le couplage des champs électriques et magnétiques, culminant en les équations de Maxwell dans le vide.

Ingénierie : bases du traitement du signal discret

Connaissances en mathématiques (niveau secondaire : collège/début de lycée).

MOOC en 2 parties : 

• Le langage C de A à Z
• Programmer en C

A la fin du MOOC, vous serez capable de : 

• Écrire votre premier programme dans le langage de référence en informatique.
• Lire d’autres programmes simples en langage C et comprendre leur fonctionnement.
• Corriger des erreurs dans des programmes existants.
• Faire des répétitions avec des boucles, prendre des décisions avec des conditions, manipuler des variables et des tableaux de valeurs.
• Gérer la mémoire sous Linux, en langage C.

MOOC avec présence d'un enseignant en appui 1 séance sur 2

Systèmes linéaires, matrices, vecteurs

1. Probabilités discrètes (formule de Bayes, proba conditionnelles, indépendance, loi de Bernouilli, binomiale, géométrique) 
2. Applications linéaires
3. Matrices d'applications linéaires
4. Début des déterminants et des éléments propres.

A l’issue des enseignements, les étudiant·es sont capables de :

• Maitriser les bases de l’algèbre linéaire,
• Apprendre à effectuer de preuves,
• Maîtriser les concepts probabilistes discrets de base.

• Communiquer en français, par oral et par écrit, de façon claire et non-ambiguë et adapter sa communication à son audience,
• S'organiser individuellement et en groupe, gérer son temps et ses priorités,
• Acquérir des compétences en manipulation de vecteurs, matrices, et systèmes d'équations linéaires,
• Appliquer l'algèbre linéaire à des problèmes mathématiques.

Cours de thermodynamique et d'ingénierie de L1

Physique :

1. Dérivées partielles
2. Analyse vectorielle
3. Révision de thermodynamique de 1ère année
4. Généralités sur les transferts thermiques
5. Conduction thermique
6. Équation de la chaleur
7. Analogies avec d’autres phénomènes

Ingénierie :

1. Cellules photovoltaïques 
2. Utilisation d'une carte Arduino pour réaliser des mesures automatiques

Physique : 

A l’issue des enseignements de physique, les étudiant·es sont capables de :

• décrire les transferts thermique dans un système : convection, conduction, rayonnement
• comprendre et savoir utiliser les outils mathématiques tels que différentielles et dérivées partielles
• utiliser les concepts théoriques pour décrire un processus ou une machine thermique et raisonner à l’aide de transformations élémentaires.

Ingénierie :

A l’issue des enseignements d’Ingénierie, les étudiant·es sont capables de :

• définir et mesurer les valeurs de la tension de circuit ouvert et du courant de court-circuit d’une source électrique, 
• tracer la courbe caractéristique d’une source électrique (valeur du courant produit en fonction de la tension à ses bornes), 
• mettre en œuvre un dispositif de mesure automatique de cette courbe caractéristique à l’aide du carte Arduino, 
• prédire le point de fonctionnement obtenu lorsqu’une source électrique est connectée à un circuit ou à un composant dont la caractéristique est connue.

Physique : Classe inversée pour les cours. Choix entre TD au tableau ou en autonomie.

Ingénierie : Travaux Pratiques en binômes avec cours/TD intégrés. Deux tests d’autoévaluation. Travail de rédaction d’une synthèse.

Physique : un projet étudiant autour des transferts thermiques

• Communiquer en français et en anglais, par oral et par écrit, de façon claire et non-ambiguë et adapter sa communication à son audience,
• Affiner esprit critique, rigueur et capacité d’analyse,
• S'organiser individuellement, gérer son temps et ses priorités.
• Mobiliser les concepts fondamentaux pour modéliser, analyser et résoudre des problèmes de physique.
• Manipuler les principaux outils mathématiques utiles en physique.
• Travailler en équipe et en réseau ainsi qu’en autonomie à la mise en place et la réalisation d’un projet.

Pas de prérequis.

Plan du cours :

1. Introduction historique.
2. Notions de relativité restreinte et de mécanique quantique.
3. Modèle standard de la physique des particules.
4. Physique des détecteurs.
5. Accélérateurs de particules et analyse de données.
6. Neutrinos et astronomie multi-messagers.
7. Lecture et écriture d’articles scientifiques.

Une visite de l’accélérateur circulaire d’Orsay est organisée à la fin du semestre.

• Acquérir les notions de physique nécessaire à la compréhension de la physique des particules.
• Savoir décrire les systèmes de détection et d’accélération de particules.
• Être en capacité de lire un article scientifique du sujet et d’en extraire les informations importantes.

Alternance de cours-TD sur 10 séances. 2 séances sont réalisées en salle informatique de l’IJCLab pour pratiquer l’analyse de données et l’analyse d’articles scientifiques.

Instrumentation L1

Physique générale de L1 (mécanique, électromagnétisme)

• Circuits élémentaires actifs et passif pour la polarisation, l’amplification et des filtrages divers
• Physique de certains capteurs courants (température, humidité, distance, vitesse, accélération, rotation, force)
• Théorème de Shannon
• Communication série et I2C
• Conversion analogique numérique (notions de numérisation)

Instructions pour microcontrôleurs et gestion des interruptions

Le module a pour objectif de faire progresser les étudiants sur les domaines suivants :

• Compréhension théorique des montages d’électronique analogique/numérique pour l’instrumentation
• Compréhension des contraintes associées à l’électronique numérique
• Savoir-faire expérimental en conception et réalisation de circuit électronique
• Savoir-faire en simulation numérique de circuits
• Savoir-faire en programmation d’électronique numérique (micro-contrôleur)

L’ensemble de ces acquis est obtenu par une combinaison de fonctionnement en mode projet et de cours plus théoriques.

Long TP sur plusieurs séances en mode projet en équipe avec séquences de cours magistraux pour structuration et formalisation des acquis. L’apprentissage se fait en « classe inversée », les étudiants sont confrontées aux notions théorique de leur propre projet.

Mode projet – gestion de livrables. UE combinée avec MPE-STU - Management de Projet en Equipe - STU

Programme de L1 : 
- Composition, fonction et interactions des différents compartiments cellulaires
- Cytosquelette et mitose
- Développement embryonnaire précoce du Xénope
- Organisation d’une plante à fleurs et développement primaire
Programme de L2S3 (UE GBM1 et Biochimie) :
- Expression de l’information génétique 
- Structure des protéines à différents niveaux
- Techniques expérimentales de biologie moléculaire

Cette UE pluridisciplinaire vise à fournir les notions indispensables pour comprendre :
 (i) la façon dont les comportements cellulaires (division, différenciation, croissance/élongation, migration) façonnent l’organisme en développement au cours du temps et dans les 3 dimensions de l’espace ;
 (ii) les spécificités du développement végétal (stratégie d'adaptation à l'environnement et à ses contraintes) ;
 (iii) l’importance de la communication et des interactions entre cellules/tissus pour le développement harmonieux de l'organisme.
 
Programme : Les cours magistraux (20h) permettront dans un premier temps d’introduire les principes de la signalisation cellulaire et d’étudier à l’échelle moléculaire les processus de division et de migration cellulaires. Ces apprentissages seront ensuite exploités dans le contexte de l’organisme animal ou végétal en développement dans le but d’illustrer comment prolifération, spécialisation cellulaire, changements de forme, croissance, processus migratoires (chez les animaux) et communications intercellulaires contribuent à façonner le futur individu. Une ouverture sera faite sur les pathologies associées à ces processus et la biologie des cellules souches.
Les travaux dirigés (15h) seront consacrés à observer, se questionner et mettre en œuvre les bases de la démarche scientifique. Un accent particulier sera mis sur la méthodologie de l’analyse de documents, la schématisation et la modélisation de résultats.
Les travaux pratiques (10h) permettront une initiation à la technique d’immunofluorescence et à la manipulation des fonctions de base d’un logiciel d’imagerie (ImageJ).

OAV1. Décrire l’organisation des cellules eucaryotes et leur environnement cellulaire
Il s’agit ici que l’étudiant (i) approfondisse les notions vues en L1 sur les organites intracellulaires et le cytosquelette et (ii) sache décrire et illustrer la structure de la matrice extracellulaire, les interactions cellules/matrice et les caractéristiques de la paroi des végétaux.
OAV2. Schématiser les différents modes de communication intercellulaire et leur impact sur l’activité biochimique, sur l’expression génique et sur l’organisation de la cellule cible (cytosquelette en particulier).
Il s’agit ici que l’étudiant soit capable de décrire les bases de la communication cellulaire (signal, récepteur membranaire, cascade intracellulaire, réponse biochimiques ou modification d’une combinatoire de facteurs de transcription spécifiques). Ces bases sont préalables à l’étude des comportements cellulaires in vivo (OAV6). Il n’est pas demandé de retenir la structure de voies de signalisation classiques ni de connaître les grandes familles de facteurs de transcription spécifiques.
OAV3. Décrire et schématiser les comportements cellulaires fondamentaux
Il s’agit ici que l’étudiant soit capable de décrire les comportements cellulaires universels qui sous-tendent le développement des organismes pluricellulaires : la division cellulaire (et l’influence de ses modalités sur le devenir des cellules), les étapes d’une voie de différenciation, l’expansion d’une cellule végétale, la transition épithélio-mésenchymateuse et la migration d’une cellule animale. D’un point de vue mécanistique, un focus est fait sur le rôle du cytosquelette au cours de la mitose animale et végétale et sur la régulation du cycle cellulaire (limité à la régulation de l’entrée en phase S). On introduit aussi la notion de programme génétique de différenciation.
OAV4. Décrire la formation/organisation et le devenir d’un nombre limité de structures embryonnaires ou post-embryonnaires
On souhaite ici que l’étudiant acquiert le vocabulaire de base préalable à la description de phénotypes in vivo et qu’il se familiarise avec les systèmes développementaux dans lesquels les processus cellulaires du développement seront étudiés. Il s’agit d’être capable de décrire un nombre limité de structures embryonnaires/post-embryonnaires (l’embryon d’angiosperme et le fonctionnement des méristèmes apicaux pour le développement végétal ; le développement précoce, les crêtes neurales et les somites pour le développement animal qui sera limité à des modèles vertébrés). L’étudiant doit aussi être capable de situer ces structures dans l’espace et le temps et de citer leur devenir.
OAV5 (transversal). Savoir décrire et/ou mettre en œuvre différentes techniques d’analyse couramment utilisées en Biologie cellulaire et Développement
L’enjeu ici est que l’étudiant soit capable de décrire, sans rentrer dans les détails moléculaires, le principe des techniques/outils d’analyse couramment utilisés en Biologie cellulaire et Développement. D’un point de vue pratique, l’étudiant apprendra à réaliser une immunofluorescence, manipuler les fonctions de base d’un logiciel de traitement d’image (IMAGEJ) et réaliser un montage.
OAV6 (transversal). Analyser des expériences in vitro ou in vivo et modéliser une procédure ou un résultat
Le but ici est que l’étudiant soit capable, sur la base des connaissances théoriques et techniques acquises (OAV 1 à 5), d’interpréter un panel d’expériences (au niveau cellulaire ou au niveau de l’organisme) ayant trait à un nombre limité de systèmes développementaux. Il lui est demandé de savoir décrire un phénotype, comparer contrôle et situation expérimentale et conclure sur la question biologique traitée. Si une modélisation du résultat est demandée, l’étudiant sera guidé pas à pas dans sa réalisation (par exemple via des schémas à compléter).

L’UE bénéficie d’un cours eCampus très structuré incluant : 
- Une proposition de planning de travail hebdomadaire afin de ne pas se laisser déborder. 
- Des synthèses rédigées reprenant à l’aide de vidéos ou schémas légendés les notions majeures abordés en cours d’amphi.
- Des quizz d’auto-évaluation sur chaque partie du programme.
Des séances de révisions en amphi sont en outre organisées avant les premières épreuves de contrôle continu.

Biologie cellulaire. Y. Bassaglia
Biologie moléculaire de la cellule. B. Alberts, et al.
Biologie du développement : Les grands principes. L.Wolpert et al.
Biologie Végétale Croissance et Développement. J.F. Morot-Gaudry, R. Prat & I. Bohn-Courseau

Niveau Baccalauréat Scientifique en SVT, Mathématique, Physique et Chimie
Notions d’observation en géologie
Notions de géométrie dans l’espace
Notions de physique du mouvement et sur la lumière

L’objectif de cette UE est de comprendre l’histoire du système solaire par une approche comparative des différents corps planétaires. Elle permet initier aux techniques instrumentales et aux méthodes d’analyses des surfaces planétaires.

• Formation et histoire du Système solaire (CM 2h)
• Les météorites – Classification/Méthodes d’analyse/Observation (CM 1h/TP 2h)
• Le mouvement des astres et des planètes (CM 1h/TD 2h)
• Historique et instrumentation des missions spatiales du système solaire (CM 2h)
• La Planète Mars: morphologie et interactions surface/climat. Initiation à la cartographie planétaire (CM/TD 3h)
• Les cratères d’impact : morphologie, formation et minéralogie (CM 1h/TD 2h)
• Petits corps (Comètes, astéroïdes), satellites et objets transneptuniens. Analyse des observations de météores (CM/TD 3h)
• La Lune : histoire et formation. Observation de la surface au télescope et imagerie. Datation des surfaces lunaires (CM 1h/TP 3H)
• Les planètes géantes (CM 2h)

Les Objectifs d’Apprentissage Visés de cette UE sont de :

Comprendre l’évolution de la vision du système solaire au cours des siècles. L’étudiant sera confronté aux différentes visions historiques du système solaire et de la forme de la Terre. A partir de documents historiques, il comprendra comment les astronomes ont pu valider le système héliocentrique et la forme aplatie de la Terre. Comprendre le mouvement des astres et des planètes : A partir d’observations astronomiques que l’étudiant peut faire tous les jours (Mouvement du Soleil, Phases de la Lune, mouvement des planètes), l’étudiant sera capable de comprendre le mouvement des astres pouvant expliquer les observations. Reconnaitre une météorite parmi des roches terrestres et connaitre les grandes classes de météorites et d’impactites : L’étudiant observera et distinguera les grandes classes de météorites et d’impactites. Grâce aux observations, l’étudiant apprendra les critères d’identification des météorites et comprendra leurs origines et les transformations minéralogiques associées au métamorphisme d’impact. S’initier aux techniques instrumentales et méthodes d’analyses des surfaces planétaires : A partir d’exemples de missions spatiales actuelles, présentes et futures, l’étudiant sera capable de comprendre le fonctionnement de différents instruments embarqués et utile pour l’étude des surface planétaires (Imagerie, spectroscopie, gravimétrie,..). Observer et analyser une image d’une surface planétaire : Après avoir appris les principales caractéristiques morphologiques des différents corps du système solaire, l’étudiant observera des images de Mars, de la Lune, de comètes, d’astéroïdes et de satellites glacés pour identifier les différents processus actifs sur les différents corps planétaires.

Géologie des planètes et des satellites, Christophe Sotin, Olivier Grasset, Gabriel Tobie, Dunod, 2009.

Bases de physique du L1 et du L2-S3 (mécanique, électrostatique, thermodynamique, optique…).

• 8 séances d’expérimentation sur deux projets au choix, autour d’expériences historiques associées à une grandeur ou à un concept (miroirs tournants de Foucault – c, balance de Cavendish – G, pendule de Foucault, pendule de Coulomb – force à distance en 1/r², gyroscopes – mouvement des toupies/planètes, …)
• 2 comptes-rendus à rendre de type recherche.
• Soutenance finale : une présentation classique (sur un projet) et un exercice de synthèse de 5mn (sur l’autre projet).

• Expérimentation de type recherche, sur un sujet cadré.
• Rédaction de rapports de type recherche avec une bibliographie fournie.
• Soutenance orale : une synthétique et une longue sur les deux projets effectués (exercices différents), adaptation du discours à un public de L2 physique.
• Initiation à l’histoire des sciences et à la réflexion scientifique dans un contexte de connaissances donné.

• 8 séances d’expérimentation sur deux projets au choix, en binôme ou trinôme
• 2 à 4 présentations d’histoire des sciences selon l’avancement
• 2 comptes-rendus à rendre
• présentation orale (jour de soutenance séparé, debriefing de l’UE avec les étudiants).
• Si possible visite au Palais de la Découverte en début de période.

Bibliographie en histoire des sciences fournie selon le sujet (mesure de la vitesse de la lumière, pendule de Foucault…).

La programmation en C n’est pas un prérequis. Le module se concentre surtout sur l’analyse de code plutôt que la capacité à développer dans ce langage.

• Traitement d’image (2h Cours + 4h TP)
• Architecture des processeurs (6h Cours + 1h TD) 
• Calcul parallèle sur GPU (2h Cours + 1h TD)
• Mini-projet seuillage couleur (8h TP)

Découverte des architectures embarquées pour le traitement du signal et des images (CPU, GPU, FPGA). Cette sensibilisation à ce thème de l’E3A est illustrée sur des algorithmes simples de traitement d’image (détection de contours et seuillage couleur) étudiés en Matlab puis implémentés sur CPU en langage C puis sur GPU comme initiation au calcul parallèle en langage CUDA. La partie théorique est principalement consacrée à l’architecture des processeurs (jeux d’instructions et pipeline). L’objectif de la partie pratique du module est avant tout la prise en main des outils (processeur, compilation, environnement linux, carte embarquée Jetson) utilisés pour mener à bien un projet de l’étude algorithmique à l’implémentation sur cible embarquée. Afin de ne pas demander de pré-requis en génie logiciel (python ou C), les objectifs en développements logiciels se limitent à la complétion de codes à trou.

1. Les lois de la dynamique au 19ème siècle – Le désaroi
2. Postulats de la relativité restreinte – Géométrisation de l’espace-temps
3. Cinématique relativiste
4. Dynamique de Minkovski

Découverte de la relativité restreinte et de sa mise en application.

Cours-TD intégrés

Structures algébriques, algèbre linéaire.

• Introduire à partir des vecteurs les différents éléments appartenant à l'algèbre géométrique en commençant par G³ (scalaire, vecteur, plan et volume), puis les opérations entre ces éléments : produit intérieur, produit extérieur, produit géométrique.
• Généraliser ces éléments et opérations à G^n pour définir l'algèbre géométrique en dimension arbitraire.
• Etudier les transformations linéaires (vues en algèbre linéaire) au-delà du cas des vecteurs à l'aide du formalisme de ce cours (projection, rotation, réflexion).

• Différencier une approche « libre de coordonnée » comme l’algèbre vectorielle d’une approche « basée sur les coordonnées » comme la mécanique Lagrangienne.
• Comprendre la construction d’une algèbre de Clifford.
• Savoir effectuer des calculs en lien avec la géométrie.

Cours-TD avec davantage de TD en fin de semestre une fois le formalisme introduit. Deux contrôles continus sont prévus pour accélérer l’apprentissage des connaissances de base pour le cours.

Linear and Geometric Algebra, Alan MacDonald.

pas de prérequis

Les objectifs de l'UE sont doubles :

1° initier une réflexion sur les processus de production de preuves scientifiques, 2° initier les étudiants à la méthodologie de la recherche (sources, données, analyse et interprétation des données).

L'enjeu est de faire travailler les étudiants sur les processus de construction et de validation des savoirs scientifiques en allant au-delà d'un idéal de faits et de preuves - univoques, sans ambiguïté, immuables et universelles - qui s'imposeraient d'eux-mêmes:

- Comment les preuves sont-elles produites? Par qui ? Qui les valide ?

- Comment les arguments sont-ils jugés convaincants au sein de la communauté scientifique qui les produit, ou dans un contexte social plus large?

- Comment et par qui les méthodes scientifiques peuvent-elles être réappropriées pour produire du doute et remettre en question des consensus scientifiques établis ?

• Développer un sens critique et la réflexivité des étudiantes et étudiants sur les processus de production des connaissances scientifiques;
• Initier les étudiants à la méthodologie de la recherche : sources : données, analyse et interprétation des données
• Apprendre à faire des recherches de façon efficace sur une thématique donnée;
• Apprendre à lire des textes en relevant la structuration de l'argumentation et développer la rigueur de la lecture;
• Travailler sur des notions et les comprendre, enrichir son vocabulaire;
• Travailler en équipe, préparer un exposé;
• Travailler de manière individuelle et développer son autonomie;
• Acquérir des compétences de type professionnel (CR, réunions, dossiers, entretiens...) : maîtrise de la lecture, de la rédaction, développer des qualités d'analyse, développer son argumentation...

L'UE est organisée en 12 créneaux de 2h, alternant des séances avec un enseignant et des séances de travail en autonomie. Ces séances mettent en avant la participation des étudiants, à la fois à travers des travaux d’enquête collective qui sont restitués, mais aussi à travers les discussions générées à partir des textes d’historiens et de sociologues des sciences et des techniques qui sont étudiés avec les enseignants. Chacune des séances en autonomie donne lieu à la realisation d’un travail (devoir écrit, recherche ou presentation orale collective) qui compte pour le contrôle continu.

Cours introductif à la mécanique des fluides : notion de pression, de débit, lois de conservation, principe fondamental de la dynamique pour un fluide, notion de tension de surface, fluides complexes.

Choix d’un phénomène physique à reproduire par l’expérience, puis acquisition et analyses des données. La réalisation d’expériences est possible grâce à du matériel mis à disposition et à l’aide d’un technicien présent durant les séances pouvant réaliser des pièces mécaniques.

Comprendre des phénomènes physiques liés à la mécanique des fluides, par la réalisation et l’exploitation d’expériences.

10h de cours d’introduction à la mécanique des fluides suivies de 38h de projets expérimentaux.

Évaluation sur le cours et sur le projet (séances + rapport + soutenance).

Ce que disent les fluides, E. Guyon, J.-P. Hulin, L. Petit, Editeur Belin.

Mathématiques du niveau 1ère année de Physique.

Partie 1 : 12h

Détection de rayons gamma, de neutrons, de particules alpha et d’électrons. Manipulation de l’instrumentation associée (détecteurs, modules électroniques, acquisition de données, oscilloscope, logiciels d’analyses). 

Partie 2 : 12h

Choix d’une des expériences proposées par les enseignants avec un type de particule donné, mesures avec incertitudes et traitement statistique des données. Étude bibliographique d’une application possible des mesures effectuées.

Initiation à la détection des rayonnements ionisants et aux applications associées (Physique médicale, Energie nucléaire, radioécologie, physique fondamentale (noyaux, particules, astrophysique).

Séances de TP de 4h, travail en binôme (sauf cas particulier).

Évaluation orale : exposé oral du sujet traité avec démonstration de manipulation en fin d’UE.

Enseignement sous forme de TP-Bibliographie avec exposé en appui sur le  matériel de TP.

Organisée autour de petits projets concrets, cet enseignement de mathématiques appliqués mettra de lier les mathématiques et l’informatique à d’autres disciplines de la licence Sciences et technologies nécessitant l’usage d’outils mathématiques tels que l’analyse numérique et les probabilités/statistiques.

Enseignement de biologie de L1 et de L2

1. Fonctions rénales :
   - Anatomie de l’appareil urinaire
   - La fonction rénale (physio de la formation de l’urine, vue d’ensemble de la fonction rénale)
   - La miction
   - Régulation rénale (autorégulation, mécanismes extrinsèques nerveux et hormonaux)
2. Fonctions cardio-vasculaires
   - Le sang (composants, hémostase, groupes sanguins)
   - La circulation sanguine
   - Le cœur (anatomie, orga musculaire, cavités, valves)
   - La circulation cardiaque
   - La circulation coronarienne
   - L’appareil circulatoire
   - Activité électrique du coeur (myocarde, tissu nodal et automatisme cardiaque, cycle cardiaque, electrocardiogramme)
   - Débit cardiaque
   - Régulation cardiaque
   - L’appareil circulatoire (système cardio-vasculaire, vaisseaux sanguins, débit sanguin, pression sanguine)
   - Physiopathologie (athérosclérose)
   Un travail est réalisé par les étudiants sur le défibrillateur
3. Immunologie
   - Présentation générale de l’immunologie (histoire, définitions, fonctions du système immunitaire)
   - Les composants du système immunitaire (niveaux d’organisation tissulaire, cellulaire, moléculaire ; les organes lymphoïdes, les cellules immunocompétentes, les molécules d’histocompatibilité, les principales molécules circulantes du système immunitaire)
   - Les antigènes (définitions, propriétés, différents types, épitopes, valence antigénique) 
   - Les mécanismes de défense de l’organisme (immunité innée, immunité adaptative, mécanismes de défense superficielle, mécanismes de défense profonde, les immunoglobulines, le récepteur des cellules T)
   - Déroulement des réponses immunes (immunité humorale, immunité à médiation cellulaire,
   - L’immunologie en tant qu’outil (immunoprécipitation, immunodiffusion, immunochromatographie, agglutination immunologique, types de traceurs, dosages immuno-enzymatiques ou immunofluorescents, western blot, cytométrie en flux)

L’enseignement de biologie concerne la physiologie animale, en particulier la physiologie du rein, l’immunologie et le système cardiovasculaire.

Les enseignements dans cette UE alternent entre des phases de cours, des travaux dirigés et du travail en autonomie.