Contribution de l'UE au profil d'enseignement du programme :

Au terme de sa formation, le Master en Sciences de l'ingénieur industriel Biochimie, à finalité spécialisée biotechnologie pharmaceutique est capable de :

ARES. 1 01. Identifier, conceptualiser et résoudre des problèmes complexes
ARES. 1.1 Intégrer les savoirs scientifiques et technologiques afin de faire face à la diversité et à la complexité des problèmes rencontrés
ARES. 1.2 Analyser des produits, processus et performances, de systèmes techniques nouveaux et innovants
ARES. 1.3 Concevoir, développer et améliorer des produits, processus et systèmes techniques
ARES. 1.6 Établir ou concevoir un protocole de tests, de contrôles et de mesures.
ARES. 2 02. Concevoir et gérer des projets de recherche appliquée
ARES. 2.3 Mener des études expérimentales, en évaluer les résultats et en tirer des conclusions
ARES. 2.5 Exploiter les résultats de recherche
ARES. 3 03. Développer et appliquer les ressources techniques et technologiques liées au domaine de la biochimie
ARES. 3.1 Rédiger, présenter, discuter, et argumenter des rapports techniques et expérimentaux, protocoles, synthèses bibliographiques, résultats d’analyses, bilans, synthèses bibliographiques ou autres documents scientifiques sur base des données scientifiques et techniques actuellement disponibles (recherche de données pertinentes).
ARES. 3.2 Sélectionner des matières premières ou nutriments, créer ou sélectionner une souche microbienne, une cellule animale, un vecteur, …, innover, améliorer, modéliser et schématiser des protocoles, modes opératoires, dispositifs d’analyse, des installations de « Up Stream Processing » ou « Down Stream Processing ».
ARES. 3.4 Connaitre et évaluer les risques liés à l’utilisation d’organismes vivants éventuellement recombinés.
ARES. 3.6 Respecter et faire respecter les législations et réglementations en vigueur, les normes et les procédures en termes d’assurance qualité, d’hygiène, de biosécurité, de systèmes de certification, et ce au travers par exemple des bonnes pratiques GMP/GLP, des normes internationales ISO ou européennes EN, des règles de biosécurité relative par exemple à l’utilisation d’OGM et/ou d’organismes pathogènes, de protection des travailleurs exposés à des agents biologiques au travail, de normes HACCP, ...Assurer la production en respectant le cahier des charges (spécifications), les coûts et les délais.
ARES. 4 04. S’intégrer et contribuer au développement de son milieu professionnel
ARES. 4.2 Évaluer les coûts et la rentabilité de son projet

Autres connaissances ou compétences prérequises :

• Cours de Biologie, de Biochimie et Microbiologie, de Chimie organique de bachelier.
  Cours et laboratoires de Biochimie 3 (UE 59), de Microbiologie 1 et 2 (UE 60 et UE 64), de Génie génétique (UE 65), Génie biochimique (UE 63)

Descriptif des objectifs et des contenus de l’UE :

TLBBP51BIO - Biotechnologie pharmaceutique :

Objectifs :

1.1) Vaccins (concepts et applications) : G. Baudoux ( 15 h, 1 ECTS)
- Introduire les notions d'immunologie orientées vers la compréhension de l'action vaccinale.
- Définir et descrir le concept de vaccin.
- Donner une vue générale sur les différents types de vaccins qui existent actuellement et sur ceux qui sont en développement.
- Donner une vue générale sur le mode de fabrication et le contrôle de qualité des vaccins.

1.2) Immunologie : Ph. Maurer (30 h, 2 ECTS)
Initier les étudiants à la compréhension des mécanismes immunitaires fondamentaux (et leur régulation).

1.3) Chimie thérapeutique (stratégies thérapeutiques) : P. Van Antwerpen (30 h, 2 ECTS)
- Initier les étudiants aux principes du développement d’un médicament à partir d’une nouvelle entité chimique en tenant compte des contraintes liées à la pharmacocinétique.
- Introduire les notions de « Drug Design » et décrypter les stratégies que le monde pharmceutiques élabore pour développer un médicament. Une attention particlière est apportée aux médicments issus des biotechnologies.

1.4) Culture des cellules animales : J.-C. Drugmand (15 h, 1 ECTS)
- Donner une vue d’ensemble des procédés de culture cellulaire (culture cellulaire in-vivo en adhérence et en suspension, culture animale en bioréacteur et moyen de production, étude des différents type de procédés).
- Familiariser les étudiants aux contraintes industrielles.
- Developper l’esprit critique des étudiants face à des cas industriels concerts.

1.5) Aspects réglementaires des industries pharmaceutiques : M. Benyachou (15 h, 1 ECTS)
- Prendre connaissance et comprendre les exigences réglementaires liées au développement et la mise sur le marché des produits pharmaceutiques à usage humain et vétérinaire.
- Revue des référentiels US - EU et du fonctionnement des autorités réglementaires compétentes.
- Comprendre les Bonnes Pratiques de Fabrication applicables aux produits pharmaceutiques.
- Susciter l’intérêt des étudiants pour les métiers du secteur pharmaceutique y compris les affaires réglementaires et la gestion de la qualité.

1.6) Introduction à la pharmacie galénique : N. Wauthoz (15 h, 1 ECTS)
Introduire les bases et les notions relatives au devenir du médicament dans l’organisme : depuis sa conception sous une forme pharmaceutique (galénique) suivant une voie d’administration spécifique (parentérale, orale, pulmonaire, etc.) jusqu’à son devenir dans l’organisme (pharmacocinétique) et sa cible pharmacologique (pharmacodynamie).

1.7) Purification de protéines : A. Durieux (Th. 15 h, 1 ECTS)
- Donner une vue d’ensemble des procédés impliqués dans la production de protéines (enzymes, protéines à usage thérapeutique, ...) couvrant les étapes de la production/expression en passant par l'extraction, la clarification, les chromatographies et autres méthodes de séparations.
- Conception d’un procédé complet.

Contenu :

1.1) Vaccins (concepts et applications) :
- Organisation d’une entreprise développant et commercialisant des vaccins humains, histoire de la vaccination.
- Principes d’immunologie.
- Les vaccins « classiques » (tetanos, polio, héptatite B, diphtérie...).
- Les adjuvants.
- Développement d’un nouveau vaccin.
- Méthodes de production des antigènes.
- Construction et organisation d’une usine de production de vaccins.

1.2) Immunologie :
- Notions d'Immunologie. La RI non spécifique et spécifique. Qu’est-ce qu’un antigène, un anticorps ? La RI humorale. La RI à médiation cellulaire. La sécrétion de cytokines/lymphokines. Origine des lymphocytes B et T. La mémoire immunitaire. Les structures générale et fine des anticorps. Origines de la diversité des anticorps. Affinité et avidité des anticorps. Les types de cellules T. Les antigènes d’histocompatibilité. Mode d’action des cellules T auxiliaires, des cellules T cytotoxiques, des cellules NK. Activation du système du complément. Intégration des réponses immunitaires.

1.3) Chimie thérapeutique (stratégies thérapeutiques) :
- Introduction générale - Conception du médicament.
- Composés guides, Vecteur d’activité (pharmacophore), Modifications de structure, Structures tri- et quadri-dimensionnelles, Pro- et soft-drugs.
- Principes physico-chimiques d’action des médicaments
- Rôle de l’eau, solubilité et coefficient de partage, Aspects stéréochimiques, Liaison des médicaments à leur récepteur.
- Anatomie-Physiologie.
- ADME (Absorption, Distribution, Métabolisation, Elimination).
- Exemples de stratégies thérapeutiques : les antihistaminiques H1, résistances aux antibiotiques, iso-enzymes et sélectivité, les médicaments issus de la biotechnologie.

1.4) Culture des cellules animales :
- Notion de base et historique de la culture de cellules animales.
- Champ des applications industrielles de la culture cellulaire in-vivo.
- Croissance cellulaire en adhérence et suspension, métabolisme de cellules in-vivo, milieux de culture, conditions de culture, environnement cellulaire (pH, DO, temp, CO2, etc.), aspect de sécurité et règle d’aseptie.
- Procédé de production à large échelle : biorécteurs, scale-up, procédés batch, fed-batch et perfusion, bioréacteurs et technologies à usage unique, analyse de procédés industriels.

1.5) Aspects réglementaires des industries pharmaceutiques :
- Histoire et contexte économique et réglementaire de l’industrie pharmaceutique.
- Gestion de la Qualité.
- Législations US – EU.
- Bonne pratiques de fabrication des produits pharmaceutiques (BPF – GMP) : Risques de contamination, Documentation, Personnel, Equipements, Locaux, Matières premières, Validation, Déviations, Audits et inspections.

1.6) Introduction à la pharmacie galénique :
Partie 1 – Notions de pharmacocinétique et de pharmacodynamie
- Notions de pharmacodynamie : type de cibles pharmacologiques ; liaison ligand-récepteur ; courbe dose-réponse ; notion agoniste/antagoniste ; notion de sélectivité ; variations de la réponse pharmacologique.
- Notions de pharmacocinétique : différentes voies d’administration ; notion de transport transmembranaire ; ADME càd Absorption, Distribution, Métabolisation, Elimination et les paramètres pharmacocinétiques correspondants ; notions de biodisponibilité et de bioéquivalence ; notions d’interactions médicamenteuses.
Partie 2 – Introduction à la pharmacie galénique
- Généralités des formes pharmaceutiques : les poudres et leurs propriétés, les systèmes dispersés solide/liquide et leurs propriétés, les systèmes dispersés liquide/liquide et leurs propriétés.
- Facteurs déterminant la voie d’administration du principe actif et par conséquent sa forme pharmaceutique : voie d’administration localisée ou systémique ; notion de solubilité, de poids moléculaire, de perméabilité transmembranaire, etc.
- Pour les formes destinées à une délivrance systémique : les préparations orales (formes classiques type liquides ou solides ; formes solides particulières (à libération modifiée)), les préparations parentérales.
- Pour les formes destinées à une délivrance localisée : les préparations à usage dermique (lait, crème, gel), les préparations pour inhalation (nébuliseur, aérosol-doseur, inhalateur à poudres sèches).
- Technologie pharmaceutiques : vectorisation de 1ère, de 2ème et de 3ème génération en oncologie , biomolécules (anticorps, oligonucléotides).

1.7) Purification de protéines :
- Rappels théoriques sur la structure et la méthodologie de production de protéines.
- Technologies de purification de protéines : centrifugation, lyse cellulaire, filtration, microfiltration, UF, refolding (IB), précipitation, techniques chromatographiques, etc.
- Volet analytique :
dosages des activités enzymatiques et des protéines, électrophorèse, Western blot, ELISA.
- Applications.

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TLBBP51LAB - Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique :

Objectifs :

2.1) TP de fermentation et de purification de protéines : C. Saint-Hubert (60 h, 4 ECTS)
Donner une vue d’ensemble d’un procédé de production de protéines couvrant les étapes de la production en fermenteur, le downstream processing et des étapes de chromatographie à l’échelle pilote.

2.2) TP de culture cellulaire : A. De Groote (30 h, 2 ECTS)
Familiarisation avec l’environnement du laboratoire de culture cellulaire, manipulation sous un flux laminaire en conditions stériles, cryopréservation et entretien des cultures de lignées cellulaires. Mise en pratique de techniques de biologie moléculaire décrites en cours théoriques afin de mener une recherche concrète. Etude de différents effets physiologiques et pharmacologiques sur des cellules cancéreuses mammaires. Un rapport se focalisant sur l’interprétation des résultats obtenus, la lecture d'articles scientifiques et l’élaboration de protocoles expérimentaux sera demandé afin de développer l’esprit critique/constructif nécessaire à l’Ingénieur.

Contenu :

2.1) TP de fermentation et de purification de protéines :
- Production et purification de protéines.
- Production d’une nucléase recombinante produite par L. lactis en bioréacteur de 10 litres.
- Compactage d’une colonne de chromatographie.
- Réalisation des différentes étapes de purification par chromatographie.
- Réalisation d’une étape d’ultrafiltration.
- Analyse des fractions par électrophorèse, dosage enzymatique, protéines totales.
- Illustration d’un dosage ELISA.

2.2) TP de culture cellulaire :
- Culture cellulaire : apprentissage des gestes de base utiles pour le travail en flux laminaire, trypsinisation/passage, différentes méthodes de comptages, ensemencement et traitement de cellules.
- Mesure de la prolifération cellulaire, activité métabolique et toxicité en réponse à l’exposition de substances pharmacologiques : méthode du cristal violet, MTT, WST-1, LDH et cytiomètrie de flux.
- Etude de l’expression de protéines en réponse à l’exposition de substances pharmacologiques. Dosages de protéines : méthode BCA (Pierce), Western blot ou dot blot.

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Activités et méthodes d’apprentissage et d’enseignement :

TLBBP51BIO - Biotechnologie pharmaceutique :

1.1) Vaccins (concepts et applications) :
L’enseignement est principalement de type magistral : exposé supporté par des présentations PowerPoint. Une participation active à chaque séance du cours est vivement recommandée.

1.2) Immunologie :
L’enseignement est principalement de type magistral : exposé verbo-iconique (supporté par une projection de présentations PowerPoint). Méthode interactive : une participation active à chaque séance du cours est vivement recommandée.

1.3) Chimie thérapeutique (stratégies thérapeutiques) :
L’enseignement est majoritairement de type magistral complété par un séminaire sur les sources d’informations pour la caractérisation et les propriétés des protéines thérapeutiques. Un travail sur un article scientifique en lien avec les stratégies thérapeutiques est également demandé. Les questions des étudiants sont discutées en séminaire et la réflexion évaluée lors de l’examen.

1.4) Culture des cellules animales :
Enseignement des notions théoriques complété par l’étude d’applications et de cas pratiques.
L’enseignement est de type magistral avec une solicitation des étudiants (exposé supporté par des présentations PowerPoint et discussions interactives avec les étudiants).

1.5) Aspects réglementaires des industries pharmaceutiques :
L’enseignement est principalement de type magistral supporté par des présentations PowerPoint incluant des connaissances théoriques illustrées par des mises en situations et des cas pratiques rencontrés sur le terrain.
Une participation active à chaque séance du cours est vivement recommandée et encouragée.

1.6) Introduction à la pharmacie galénique :
Enseignement des notions théoriques complété par l’étude d’applications et de cas pratiques dans la mesure du possible.

1.7) Purification de protéines :
L’enseignement est principalement de type magistral : exposé supporté par des présentations PowerPoint. Une participation active à chaque séance du cours est vivement recommandée.

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TLBBP51LAB - Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique :

2.1) TP de fermentation et de purification de protéines :
Utilisation de bioréacteurs, de matériel de chromatographie et d’ultrafiltration. Les différentes étapes réalisées seront encadrées par le titulaire des travaux pratiques.

2.2) TP de culture cellulaire :
Utilisation de matériel de culture cellulaire. Les différentes étapes réalisées seront encadrées par le titulaire des travaux pratiques.

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Mode d’évaluation et de pondération par activité au sein de l’UE :

Informations sur le mode d'évaluation :

* Les évaluations de la session d’examens de janvier ne sont reportées en juin que si la note est ≥10/20.

Méthode de calcul de la note finale d'une UE
La note finale attribuée à une UE doit, dans tous les cas, être calculée en effectuant la moyenne arithmétique pondérée des notes des AA composant l'UE.

Remarque :
Lors des délibérations, en raison de circonstances exceptionnelles et notamment sur proposition des mini-jurys, rien n'empêche que le jury plénier puisse attribuer les crédits associés à une UE dont la note est inférieure à 10/20, sans modifier la valeur de cette dernière.

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Justifier la NR (Non Remédiable --> Note reportée) en 2de session :
Informations par rapport à la session de août/septembre :

TLBBP51LAB - Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique
Aucune composante des laboratoires n'est remédiable.

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Informations complémentaires :

Informations par rapport à la session de janvier :

TLBBP51BIO - Biotechnologie pharmaceutique
1.1) Vaccins (concepts et applications) : G. Baudoux ( 15 h, 1 ECTS)
Examen oral : présentation d’un travail de synthèse sur un vaccin développé très récemment.
La note de ce cours de 1 ECTS (sur 9 ECTS) représente 11 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

1.2) Immunologie : Ph. Maurer (30 h, 2 ECTS )
Examen oral : une liste de questions préparatoires à l’examen est distribuée, en cours d’année, aux étudiants. Deux questions « ouvertes » sont tirées au sort par l’étudiant parmi la liste pré citée.
Après une préparation écrite, les réponses sont exposées oralement. Ces questions préparées sont le point de départ de l’examen qui, par la suite, vérifiera la maîtrise du cours dans son ensemble.
La note de ce cours de 2 ECTS (sur 9 ECTS) représente 22,5 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

1.3) Chimie thérapeutique (stratégies thérapeutiques) : P. Van Antwerpen (30 h, 2 ECTS)
Examen oral avec trois questions de chapitre de cours, une question sur la représentation moléculaire des médicaments (Cis/Trans ; R/S) et une discussion sur l’article scientifique fourni durant l’année à l’étudiant.
La note de ce cours de 2 ECTS (sur 9 ECTS) représente 22,5 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

1.4) Culture des cellules animales : J.-C. Drugmand (15 h, 1 ECTS)
Examen oral : après une préparation écrite, les réponses sont exposées oralement. Ces questions préparées sont le point de départ de l’examen qui, par la suite, vérifiera l’acquisition et la maîtrise des notions du cours dans son ensemble et l’esprit critique des étudiants face à des cas industriels concerts.
La note de ce cours de 1 ECTS (sur 9 ECTS) représente 11 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

1.5) Aspects réglementaires des industries pharmaceutiques : M. Benyachou (15 h, 1 ECTS)
Examen oral : les questions sont tirées au sort individuellement ; après une préparation écrite, les réponses aux questions (courtes et concises) sont exposées oralement. L’examen se poursuit par une discussion plus spécifiquement sur un sujet particulier.
La note de ce cours de 1 ECTS (sur 9 ECTS) représente 11 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

1.6) Introduction à la pharmacie galénique : N. Wauthoz (15 h, 1 ECTS)
Examen écrit.
La note de ce cours de 1 ECTS (sur 9 ECTS) représente 11 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

1.7) Purification de protéines : A. Durieux (Th. 15 h, 1 ECTS)
Examen oral.
La note de ce cours de 1 ECTS (sur 9 ECTS) représente 11 % de la note globale du Cours de Biotechnologie pharmaceutique.

TLBBP51LAB - Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique
2.1) TP de fermentation et de purification de protéines : évaluation continue non remédiable
- Evaluation continue du travail de laboratoire (25 %).
- Rapport de laboratoire (75%). Le rapport est à rendre le jour de l’examen du cours théorique de « Purification de protéines » (session de janvier 2020).
La note de ce TP de 4 ECTS (sur 6 ECTS) représente 66 % de la note globale les Laboratoires de Biotechnologie pharmaceutique.

2.2) TP de culture cellulaire : évaluation continue non remédiable.
- Evaluation de l’implication de l’étudiant et de la qualité des manipulations lors des séances de laboratoire (20 % ↔ non remédiable).
- Deux petits tests concernant les notions vues lors des séances précédentes (introduction théorique et travaux pratiques), permettant de confirmer l’acquisition des concepts de culture cellulaire les plus importants, seront réalisés en début de séance et compteront pour 20% (↔ non remédiable).
- Rapport de laboratoire (60 % ↔ non remédiable en septembre). Le rapport est à rendre pour le vendredi 3 janvier 2020 au plus tard
La note de ce TP de 2 ECTS (sur 6 ECTS) représente 34 % de la note globale les Laboratoires de Biotechnologie pharmaceutique.

Pour le % d'absence autorisé tout comme pour les arrivées tardives aux laboratoires, se référer au RGE.

Informations par rapport à la session de août/septembre :

TLBBP51BIO - Biotechnologie pharmaceutique
Voir 1ère session.

TLBBP51LAB - Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique
Voir 1ère session.

Acquis d’apprentissages sanctionnés, spécifiques et contribuant à l’UE :

À l'issue du cours de TLBBP51BIO - Biotechnologie pharmaceutique : l'étudiant est capable de :

- De s’approprier de manière intégrée les savoirs théoriques de la Biochimie (moléculaire et cellulaire), de l’Immunologie/Vaccinologie, de la Chimie thérapeutique, de la Pharmacologie/galénique, de la Culture de cellules animales, de la Purification des protéines et des Aspects règlementaires des industries pharmaceutiques ; d’en maîtriser sa terminologie.
- De décrire et d’expliquer l’identité, les propriétés et les caractéristiques fonctionnelles et structurales des différents acteurs du « Flux de l’information biologique » (cf. monomères engagés, polymères générés, enzymes, organites, …), chez les Procaryotes vs chez les Eucaryotes (inférieurs et supérieurs).
- De décrire et d’expliquer les mécanismes moléculaires et cellulaires (spatio-temporels) fondamentaux du « Flux de l’information biologique » (cf. réplication de l’ADN, transcription des (pré)ARNm/(pré)ARNr/ (pré)ARNt, maturation post-transcriptionnelle des (pré)ARNm/(pré)ARNr/ (pré)ARNt, traduction des protéines) et ce, tant chez les Procaryotes que chez les Eucaryotes (inférieurs et supérieurs).
- D’identifier les points communs et les différences des mécanismes moléculaires et cellulaires précités chez les Procaryotes vs chez les Eucaryotes (inférieurs et supérieurs).
- D’identifier les limites de l’expression d’une séquence nucléotidique en une protéine biologiquement active dans un hôte hétérologue et de proposer les astuces expérimentales permettant néanmoins de le réaliser.
- De comprendre et d’expliquer les facteurs intrinsèques clés régissant la croissance microbienne et la croissance des cellules animales (cf. types nutritionnels, types métaboliques, composition des milieux de culture, relations entre micro-organisme, techniques de quantification des populations).
- D’identifier, sur base des facteurs intrinsèques pré cités, les contraintes liées à l’utilisation de micro-organismes et à l’utilisation des cellules animales en bioréacteurs.
- Caractériser une croissance bactérienne d’un point de vue cinétique et bilan chimique ainsi que la production de métabolites associés.
- De décrire et d’expliquer les facteurs physico-chimiques extrinsèques (cf. disponibilité qualitative et quantitative des nutriments, pH, Aw, HR, Posm, +/- O2, T°, …) influençant la croissance microbienne et la croissance des cellules animales.
- D’identifier, sur base des facteurs extrinsèques pré cités, les contraintes liées à l’utilisation de micro-organismes et des cellules animales en bioréacteurs.
- Comprendre la conduite d’un bioréacteur, les paramètres régissant son fonctionnement en lien avec la culture de microorganismes et la production de métabolites
- Décrire les composants techniques (sondes, périphériques, fluides…) d’un bioréacteur dans leur ensemble, justifier leur utilité et expliquer les principes de fonctionnement
- Optimiser la culture de microorganismes en bioréacteur
- Percevoir les contraintes de culture d’un microorganisme à grande échelle
- De transposer les données du cours dans des situations plus appliquées (telles les TP de laboratoire, le contrôle « Qualité », la recherche fondamentale vs appliquée, l’industrie …).

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À l'issue du cours de TLBBP51LAB - Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique : l'étudiant est capable de :

- De s’approprier les savoirs pratiques de la culture cellulaire, de la purification de protéines et d’en maîtriser sa terminologie.
- De comprendre l’utilité et la praticité des principales techniques de base … en apportant une attention particulière aux nombreux contrôles (positifs et négatifs) inhérents à l’interprétation des résultats.
- D’analyser les avantages et les inconvénients de différentes techniques de culture (cellules bactériennes, levuriennes, de mammifères) et la maîtrise des paramètres physico chimiques.
- De réaliser de manière autonome une expérience sur base du protocole fourni.
- De présenter de manière adéquate les résultats expérimentaux obtenus, de les analyser de manière rigoureuse et pertinente et de les interpréter en regards des résultats théoriques attendus. Validation des contrôles positifs et négatifs.
- De présenter une communication écrite de qualité.

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Description des sources, des références et des supports :