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Cette UE de remise à niveau (en chimie ou biologie selon les prérequis de l’étudiant(e)) a lieu sur les deux premières semaines du semestre impair afin de revoir, dans ces disciplines, les bases indispensables aux autres UE des parcours du Master.

Remise à niveau en Chimie :

• Rappels d’atomistique : structure de l’atome, configuration électronique des atomes et des molécules, géométrie des molécules ; lien vers la spectroscopie et la spectrométrie
• En solution aqueuse : rappels et applications environnementales ou analytiques des réactions acide-base, d’oxydo-réduction, de précipitation et de complexation.

Ou

Remise à niveau en Biologie :

• Biologie moléculaire : structure des acides nucléiques, constitution des génomes, réplication, transcription, traduction, séquençage, comparaison des gènes et applications, PCR et applications en microbiologie environnementale, hybridation in situ.
• Microbiologie : introduction aux grands domaines du vivant, structure et métabolisme des microorganismes procaryotes et eucaryotes inférieurs, notions des techniques en microbiologie
• Écologie microbienne : grands cycles biogéochimiques, notions de techniques en écologie microbienne.

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L’objectif de ce cours est de permettre aux étudiants n’ayant peu ou pas de connaissance en statistique d’acquérir rapidement les bases de l’analyse statistique appliquée à la chimie et aux sciences du vivant. Les notions suivantes seront abordées :

• Fluctuations d'échantillonnage.
• Estimateurs usuels
• Intervalles de confiance.
• Principe des tests statistiques.
• Comparaison de moyennes.
• Régression linéaire.

Il se peut que les enseignants de l’UE estiment qu’un étudiant a le niveau suffisant pour ne pas avoir besoin de suivre l’UE. Dans ce cas précis, l’étudiant pourra être dispensé de cours mais devra mener à bien un projet d’analyse de donnée qui sera évalué par le rendu d’un rapport écrit en fin de semestre.

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Course summary :

• Sampling: definition and environmental context, different types of samples, strategies, Quality control and errors, sampling techniques, sampling for analysis of various elements, stability and storage of the samples.

• Sample preparation: liquid samples (filtration, extraction), solid samples (grinding, sieving, freeze-drying, stabilization), solubilization of the sample (mineralization, extraction).
• On-site and basic analyses: Field measurements and analyses, Physical and physico-chemical measurements, Water inorganic composition, Overall organic pollution parameters, Nitrogen and phosphorus pollution.
• One-day field work.

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Sommaire du cours :

• Echantillonnage: définition et contexte environnemental, les différents types d’échantillons, les stratégies, la contrôle qualité et les erreurs, les techniques d’échantillonnage, échantillonnage pour analyse de divers éléments, stabilité et stockage des échantillons prélevés.
• Préparation des échantillons : échantillons liquides (filtration, extraction), échantillons solides (broyage, tamisage, lyophilisation, stabilisation), mise en solution de l’échantillon (minéralisation, extraction).
• Analyses sur site et analyses de base : Mesures et analyses de terrain, Mesures physiques et physico-chimiques, Les titres de l’eau, Les paramètres globaux de pollution organique, Pollutions azotée et phosphorée.
• Sortie terrain

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Préparation à la certification en anglais, Test of English for International Communication (TOEIC).

Le TOEIC mesure les compétences de compréhension écrite et orale pour les niveaux débutant à avancé et détermine si une personne peut communiquer en anglais efficacement et avec aisance dans un contexte professionnel.

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1-     Concepts introductifs

Notions de boucle microbienne, chaîne trophique, flux entre les compartiments, étapes clés d’un cycle biogéochimique

2-     Cycle du carbone

Présentation et illustration au travers d’exemples, cycle du carbone dans différents environnements

3-     Cycle de l’azote

         Assimilation et production des composés azotés, cycle dans écosystèmes naturels

4-     Cycle du soufre

         Production des sulfures et sulfates, cycle dans écosystèmes naturels

5-     Cycle des métaux

Cycle du fer et du manganèse

6-     Cycle du phosphore

Applications, exemple milieu marin

Les cours abordent les notions et concepts sur le rôle des microorganismes dans les cycles biogéochimiques.

Ces notions sont également abordées par l’étude de cas et analyses de publications, dont la préparation et le rendu oral seront l’objet du contrôle continu de l’UE. La réflexion autour des notions et concepts acquis, ainsi que l’esprit critique et de synthèse, seront évalués par un examen écrit.

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Travail pratique sur une étude de cas :

• Analyses microbiologiques d'un cours d'eau (transect amont-aval)
• Mise en place d’une colonne de Winogradsky, étude du fonctionnement de cette colonne. Impact d’une contamination organique.
• Rédaction d'un mémoire sur la base des résultats acquis

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Approches théoriques et techniques de l'étude du polymorphisme et de la diversité par marqueurs moléculaires.

Partie théorique :

Cours en début de semestre sur les marqueurs moléculaires pour l'analyse du polymorphisme.
Analyse de différentes applications sur publications en TD.
Présentation orale de chaque publication.

Partie expérimentale :

Travaux Pratiques sur 1 semaine complète en conditions de laboratoire.
Compte-rendu sous la forme d'un rapport scientifique.

Theoretical and technical approaches to study the polymorphism and the biodiversity by molecular markers.

Theoretical part:

Lectures at the beginning of the semester on molecular markers for polymorphism studies.
Analysis of different applications with publications (tutorials).
Oral presentation of each publication.

Practical part:

Practical work during a week in laboratory conditions.
Write as a scientific report.

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TP Analyse de l’eau : paramètres globaux : 5 séances de TP de 4h (20h)

• Analyse des constituants majeurs d’une eau: étude de la balance ionique de deux eaux de consommation, comparaison eau minérale et eau du robinet.
• Bilan en azote réduit : dosage de l’ammonium par la méthode de Nessler, application au dosage d’un engrais commercial.
• Bilan en azote oxydé : dosage des nitrites par la méthode à la sulfanilamide, dosage des nitrates après réduction en nitrites sur Cd activé. Application au dosage d’un engrais commercial.
• Dosages colorimétriques du phosphore : utilisation de deux méthodes colorimétriques complémentaires, application au dosage des phosphates et du phosphore total au dosage d’un engrais commercial.
• Etude de la pollution carbonée d’une eau : indice permanganate, demande chimique en oxygène, et carbone organique total. Application aux eaux d’entrée ou de sortie de la mini-station d’épuration.

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Presentation of the objectives of the course

Overview on high-throughput sequencing (methods, equipment, trends,..)

Student article presentations to illustrate some applications of high-throughput sequencing

Analysis of raw data sets in tutoring (16s metagenomic data analysis)

Teaching strategies: Supervised project, seminars

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Préparation à la certification en anglais, Test of English for International Communication (TOEIC).

Le TOEIC mesure les compétences de compréhension écrite et orale pour les niveaux débutant à avancé et détermine si une personne peut communiquer en anglais efficacement et avec aisance dans un contexte professionnel.

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• Définition d’un projet
• Composantes d’un projet
• Management de projet
• Logique de déroulement d’un projet

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By using flipped classroom teaching strategy, students will gain knowledge in microbial ecology and ecotoxicology. Two other objectives are: 1/ to understand the importance of microorganisms in the ecosystems functioning (and therefore in the mineralization of organic matter and xenobiotics) and, 2/ to acquire/expand knowledge on microbial potential and risks in industrial and environmental fields.

Field trip to visit wastewater treatment plants is planned.

Par une pédagogie de cours inversés, les étudiants mobiliseront de connaissances en écologie et écotoxicologie microbienne. Deux autres objectifs sont : 1/ comprendre l'importance des microorganismes dans le fonctionnement des écosystèmes (et donc dans la minéralisation de la matière organique et des xénobiotiques) et, 2/ acquérir/élargir des connaissances sur le potentiel et les risques microbiens dans les domaines industriels et environnementaux.

 Une sortie sur le terrain pour visiter des stations de traitement des eaux usées est prévue.

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• Fonctionnement des génomes. Analyse fonctionnelle approfondie de l'expression génique : régulation de la transcription. Régulation chez les procaryotes : sporulation, quorum sensing.
• Conservation des génomes. Conservation de l'information génétique. Mécanisme de réplication, réparation de l'ADN, recombinaison.
• Evolution des génomes. Plasticité des génomes (pro- et eucaryotes) : éléments génétiques mobiles.

• Functioning of genomes: In-depth functional analysis of gene expression: regulation of transcription. Regulation in prokaryotes: sporulation, quorum sensing.
• Conservation of genomes: Conservation of genetic information. Mechanism of replication, DNA repair, recombination.
• Evolution of genomes: Plasticity of genomes (pro- and eukaryotes): mobile genetic elements.

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L’UE permet d’aborder les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans l’interaction des bactéries avec les métaux présents dans leurs environnements. Il est organisé en quatre grands chapitres :

Chapitre 1- Introduction aux différents métaux essentiels et toxiques pour les cellules.

Chapitre 2- Exemples de différentes techniques utilisées pour détecter les métaux dans les cellules et protéines.

Chapitre 3- Réponse moléculaire des bactéries aux métaux essentiels : exemples du fer et cuivre.

Chapitre 4- Réponse moléculaire des bactéries aux métaux toxiques : exemples du mercure et arsenic.

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• Introduction sur l’unité de mesure, la masse monoisotopique, les abondances isotopiques et la résolution spectrale
• Définition de la spectrométrie de masse moléculaire

Schémas de principe (source d’ionisation, analyseur, détecteur) ; origine et spécificité du signal et présentation des particularités des spectres de masse moléculaires (caractérisation des profils isotopiques multi-élémentaires, espèces multichargées, ions fragments et adduits)

• Les sources d’ionisation

Description des différents types d’ionisation; applications et préparation adaptée de l’échantillon 

• Sélection et séparation des espèces ionisées : principe de fonctionnement des analyseurs.

Importance de la génération du vide ; principe, spécificité et avantages des différents types d’analyseur (quadripolaire, à trappe ionique, à temps de vol, à secteur magnétique et à transformée de Fourier)    

• Analyse structurale des espèces ionisées par l’étude de leur fragmentation

Techniques de fragmentation; Principe de fonctionnement de la spectrométrie de masse par tandem (MS/MS, MSn) et présentation des analyseurs hybrides (Q-TOF, IT-FTICR…).

• Introduction to the unit of measurement, monoisotopic mass, isotopic abundances and spectral resolution
• Definition of molecular mass spectrometry

Description (ionization source, analyzer, detector); origin and specificity of the signal and presentation of the peculiarities of molecular mass spectra (characterization of multi-element isotopic profiles, multi-charged species, fragment ions and adducts)

• Sources of ionization

Description of the different types of ionization; applications and appropriate sample preparation

• Selection and separation of ionized species: operating principle of analyzers.

Importance of vacuum generation; principle, specificity and advantages of the different types of analyzer (quadripole, ion trap, time of flight, magnetic sector and Fourier transform)

• Structural analysis of ionized species by studying their fragmentation

Fragmentation techniques; Operating principle of tandem mass spectrometry (MS/MS, MSn) and presentation of hybrid analyzers (Q-TOF, IT-FTICR, etc.).

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• Notions d’écologie générale : processus écologiques fondamentaux, écologie des eaux courantes
• Pollution de l’eau : ressource, facteurs de dégradation, d’amélioration
• Surveillance des milieux aquatiques : les indicateurs biologiques ; les systèmes d’évaluation de la qualité des eaux en France 
• La prévision de l’impact : évaluation de risques
• Une sortie terrain (4h, prélèvement IBGN) et une séance d’exploitation en salle TP

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This course will allow students to acquire good knowledge of fundamental and advance statistical tools in biology and microbial ecology and to learn how to implement statistical analysis with the software R. The course will be organized as follows: 

• Generalized linear models 
• Experimental designs with ANOVAs. 
• Multivariate analysis (PCA, FA, PCoA, Hierarchical clustering) 
• Multivariate regressions (PerMANOVA, CCA, RDA) 
• Introduction to the analysis of microbial diversity. 

Students will also be required to complete a project for which they will analyze a dataset from the scientific literature and give a 20 minutes oral presentation on how they managed to analyze the data using the techniques they will have seen during the semester. 

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Students will gain knowledge on environmental applications of microbial metabolism. It will be addressed by some examples of biodegradation and biotransformation of organic and metallic compounds, the application of the microbial metabolic capacities as an environmental tool, and bio-depollution and / or bioremediation tools. Students will design a project, based on a bibliographic study.

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Students will gain knowledge on environmental applications of microbial metabolism. It will be addressed during conferences showing some examples of the application of the microbial metabolic capacities as an environmental tool, and bio-depollution and / or bioremediation tools. Students will write a synthesis report based on contents addressed in conferences and supported by a bibliographic research.

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Recent molecular biology tools and their applications:
through conferences,
through a supervised bibliographic project including case studies on current issues.
Laboratory project.
Company visit.

Teaching strategies: Conferences, Directed publication research and Supervised project, Supervised project and experiments

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Based on scientific article presentations, the students will acquire:

• knowledge on up to date molecular methods for the study of metagenomes, metagenomic and metranscriptomic approaches;
• Applications for the environment: microbial biomarkers and bioindicators for monitoring bio-rehabilitation processes.

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Consideration in the development of Live Biotherapeutic Products

Regulation considerations

Live Biotherapeutic Products in human health: researches status

Live Biotherapeutic Products in plant health:  Research and application status

Teaching strategies: Conferences, Directed publication research and Supervised project,

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Introduction into proteomics and the related modern analytical methods (including proteomic mass spectrometry) for proteome analysis of biological organisms. Brief introduction into DNA sequencing, genomics and the related analytical methods. Hot topics will be integrated such as corona virus sequencing and Covid-19 tests.

The following topics are covered:

• Peptides and proteins; their structure and functions; post-translational modifications
• DNA sequencing and genomics
• The proteomic workflow
• Sample preparation (fractionation, centrifugation, extraction, interferences, denaturation, reduction, alkylation, enzymatic digestion etc.)
• Peptide and protein separation methods, gel electrophoresis
• Proteomic mass spectrometry (ESI and MALDI, high resolution mass analyzers, tandem mass spectrometry, collision induced fragmentation)
• Data treatment (fingerprint, peptide and protein sequencing, de novo sequencing)
• Data bases
• Bottom-up and top-down approaches
• Exercises: analyses of spectra, peptide sequencing

Analysis, presentation and discussion of scientific articles

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Présentation du concept de cycles et des sources et puits de polluants, des cycles aquatiques et atmosphériques, des cycles continentaux et du transport colloïdal. Illustrations via des études de cas.

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Presentation of the concept of cycles and sources and sinks of pollutants, aquatic and atmospheric cycles, continental cycles and colloidal transport. Illustrations through case studies.

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Sommaire des travaux pratiques :

• Suivi d’un pilote à boues activées : bilan de fonctionnement au niveau physico-chimique et biologique,
• Suivi de la dégradation d’une charge organique dans un réacteur biologique anaérobie (méthaniseur

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• La métrologie : définition, organisation
• Assurance qualité pour l’analyse : Principes généraux.
• Validation des méthodes analytiques au laboratoire: blancs, dopages, échantillons de contrôle qualité, étalons et  matériaux de référence
• Validation externe : Cartes de contrôle, essais interlaboratoires
• Accréditation

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• Metrology : definition, organization
• General principles of quality assurance for analysis
• Laboratory validation of analytical techniques (blanks, spike, quality
• control samples, Reference materials and standards…)
• External validation: control charts, proficiency testing
• Accreditation

Plenary lectures and workgroup on publications illustrating the different items to prepare an oral presentation

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Présentation des concepts de spéciation et fractionnement, et des méthodes et techniques permettant d’aborder ces deux volets

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Presentation of the concepts of speciation and fractionation, and the methods and techniques for dealing with these two aspects

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• Elaboration d'un diaporama servant de support à une présentation scientifique. 
• Apprentissage de vocabulaire de spécialité. 
• Présentation orale de documents en rapport avec la spécialité 

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1-En présentiel : management des processus

Cours

• Présentation d’une démarche de management qualité/environnementale (processus),
• Présentation simplifiée des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,
• Présentation d’outils d’analyse systémique, d’amélioration (audits, etc.)

TD

• TD par groupe : description complète d’une activité et de son pilotage, avec analyse des risques associés,
• Présentation aux autres groupes et discussion

2-En présentiel : analyse fonctionnelle et de la valeur

Cours

• Présentation d’une démarche d’analyse
• Présentation des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,

TD

• TD par groupe : mise en œuvre du processus d’analyse à travers un produit jusqu’aux solutions techniques de réponse aux fonctions identifiées,
• Présentation aux autres groupes et discussion

3-En présentiel, à chaque séance

• Questions / réponses par rapport au contenu des séances précédentes.

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Introduction into imaging techniques with a focus of those techniques and expertise, which are available at UPPA, presented by six experts working in UPPA labs. Applications from recent research projects will be discussed.

The following topics are covered:

• Light and electron microscopy
• Secondary ion mass spectrometry: ToF-SIMS and NanoSIMS
• X-ray techniques: X-ray tomography and Synchrotron radiation X-ray techniques
• Neutron tomography
• Laser Ablation with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA ICPMS)
• Principles and different modes of the techniques
• Challenges for sample preparation
• Data acquisition and data treatment

Visiting of the different imaging techniques and laboratories at UPPA.

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Sommaire du cours :

• Notions fondamentales en droit de l’environnement et ICPE
• Le management environnemental en entreprise : principes généraux, présentation et mise en œuvre de la norme ISO 14001
• Présentation des métiers HSE : prévention et surveillance de la pollution atmosphérique, protection des milieux aquatiques, les déchets, prévention et surveillance des nuisances sonores et des vibrations.

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Cette unité enseignement est menée en étroite collaboration avec l’APESA, centre technologique au service de la transition écologique. Il est proposé aux étudiants, dans le cadre de ce module, de travailler en autonomie sur des sujets concrets de problématiques environnementales, un référent de l’APESA étant associé à chacun des sujets. Sur une période d’environ 3 mois (de mi-octobre à mi-janvier approximativement), les étudiants auront à :

• Rechercher les documents scientifiques sur la thématique traitée
• Rédiger un document technique de synthèse
• Restituer oralement le travail effectué

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Bibliographical work on the internship topic:

• Research of publications and documents related to the subject from the appropriate documentary databases
• Reading and critical analysis of documents, compilation and synthesis
• Writing of a thesis and oral presentation of the bibliographical synthesis

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This course will allow students to acquire good knowledge of fundamental and advance statistical tools in biology and microbial ecology and to learn how to implement statistical analysis with the software R. The course will be organized as follows: 

• Generalized linear models 
• Experimental designs with ANOVAs. 
• Multivariate analysis (PCA, FA, PCoA, Hierarchical clustering) 
• Multivariate regressions (PerMANOVA, CCA, RDA) 
• Introduction to the analysis of microbial diversity. 

Students will also be required to complete a project for which they will analyze a dataset from the scientific literature and give a 20 minutes oral presentation on how they managed to analyze the data using the techniques they will have seen during the semester. 

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Students will gain knowledge on environmental applications of microbial metabolism. It will be addressed by some examples of biodegradation and biotransformation of organic and metallic compounds, the application of the microbial metabolic capacities as an environmental tool, and bio-depollution and / or bioremediation tools. Students will design a project, based on a bibliographic study.

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Students will gain knowledge on environmental applications of microbial metabolism. It will be addressed during conferences showing some examples of the application of the microbial metabolic capacities as an environmental tool, and bio-depollution and / or bioremediation tools. Students will write a synthesis report based on contents addressed in conferences and supported by a bibliographic research.

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Recent molecular biology tools and their applications:
through conferences,
through a supervised bibliographic project including case studies on current issues.
Laboratory project.
Company visit.

Teaching strategies: Conferences, Directed publication research and Supervised project, Supervised project and experiments

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Travaux expérimentaux encadrés (4 semaines consécutives ou fractionnées) au laboratoire de chimie analytique de l’UPPA sur un sujet proposé par un membre de l’équipe pédagogique ou en lien avec le sujet de stage de l’alternant et co-défini avec le tuteur en entreprise.

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• Elaboration d'un diaporama servant de support à une présentation scientifique. 
• Apprentissage de vocabulaire de spécialité. 
• Présentation orale de documents en rapport avec la spécialité 

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Based on scientific article presentations, the students will acquire:

• knowledge on up to date molecular methods for the study of metagenomes, metagenomic and metranscriptomic approaches;
• Applications for the environment: microbial biomarkers and bioindicators for monitoring bio-rehabilitation processes.

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Consideration in the development of Live Biotherapeutic Products

Regulation considerations

Live Biotherapeutic Products in human health: researches status

Live Biotherapeutic Products in plant health:  Research and application status

Teaching strategies: Conferences, Directed publication research and Supervised project,

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Présentation du concept de cycles et des sources et puits de polluants, des cycles aquatiques et atmosphériques, des cycles continentaux et du transport colloïdal. Illustrations via des études de cas.

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Presentation of the concept of cycles and sources and sinks of pollutants, aquatic and atmospheric cycles, continental cycles and colloidal transport. Illustrations through case studies.

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Sommaire des travaux pratiques :

• Suivi d’un pilote à boues activées : bilan de fonctionnement au niveau physico-chimique et biologique,
• Suivi de la dégradation d’une charge organique dans un réacteur biologique anaérobie (méthaniseur

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• La métrologie : définition, organisation
• Assurance qualité pour l’analyse : Principes généraux.
• Validation des méthodes analytiques au laboratoire: blancs, dopages, échantillons de contrôle qualité, étalons et  matériaux de référence
• Validation externe : Cartes de contrôle, essais interlaboratoires
• Accréditation

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• Metrology : definition, organization
• General principles of quality assurance for analysis
• Laboratory validation of analytical techniques (blanks, spike, quality
• control samples, Reference materials and standards…)
• External validation: control charts, proficiency testing
• Accreditation

Plenary lectures and workgroup on publications illustrating the different items to prepare an oral presentation

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Après avoir suivi l’UE obligatoire « quality assurance for analysis », les étudiants en alternance doivent collecter différentes informations sur le système d’assurance qualité pour l’analyse mis en œuvre au sein du laboratoire dans lequel ils effectuent leur alternance puis le présenter sous forme d’un rapport écrit dont l’organisation est discutée et décidée en concertation avec l’enseignante du module selon le type de système et les informations collectées au sein de l’entreprise

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1-En présentiel : management des processus

Cours

• Présentation d’une démarche de management qualité/environnementale (processus),
• Présentation simplifiée des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,
• Présentation d’outils d’analyse systémique, d’amélioration (audits, etc.)

TD

• TD par groupe : description complète d’une activité et de son pilotage, avec analyse des risques associés,
• Présentation aux autres groupes et discussion

2-En présentiel : analyse fonctionnelle et de la valeur

Cours

• Présentation d’une démarche d’analyse
• Présentation des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,

TD

• TD par groupe : mise en œuvre du processus d’analyse à travers un produit jusqu’aux solutions techniques de réponse aux fonctions identifiées,
• Présentation aux autres groupes et discussion

3-En présentiel, à chaque séance

• Questions / réponses par rapport au contenu des séances précédentes.

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Sommaire du cours :

• Notions fondamentales en droit de l’environnement et ICPE
• Le management environnemental en entreprise : principes généraux, présentation et mise en œuvre de la norme ISO 14001
• Présentation des métiers HSE : prévention et surveillance de la pollution atmosphérique, protection des milieux aquatiques, les déchets, prévention et surveillance des nuisances sonores et des vibrations.

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Bibliographical work on the internship topic:

• Research of publications and documents related to the subject from the appropriate documentary databases
• Reading and critical analysis of documents, compilation and synthesis
• Writing of a thesis and oral presentation of the bibliographical synthesis

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Formation en entreprise à 100%

Stage en alternance dans une entreprise ou un laboratoire dans les domaines de compétences dispensés dans la formation de master. L'étudiant à travers cette expérience sera dans une situation équivalente à celle qu'il rencontrera après l'obtention du diplôme.

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