Renseignements d'identification

Année d'études :
Master 5

Acronyme :
TLU51BP

Nombre de crédits ECTS :
15 (Facteur de pondération)

Volume horaire :
207h

Liste des activités d'apprentissage:

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

Au terme de sa formation, le Master en Master en Sciences de l'Ingénieur Industriel 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 :

Biotechnologie pharmaceutique

• - Cours de Biologie, de Biochimie (1 et 2), de Microbiologie (1), de Chimie organique de bachelier.

  - Cours et laboratoires de Biochimie (3), de Microbiologie (2 et 3), de Génie génétique, de Génie biochimique de master.

Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique

• - Cours de Biologie, de Biochimie (1 et 2), de Microbiologie (1), de Chimie organique de bachelier.

  - Cours et laboratoires de Biochimie (3), de Microbiologie (2 et 3), de Génie génétique, de Génie biochimique de master.

Descriptif des objectifs et des contenus de l’UE :

Biotechnologie pharmaceutique

Objectifs :

• 1.1) Vaccins (concepts et applications) : D. Henry ( 15 h, 1 ECTS)

  - Introduire les notions d'immunologie orientées vers la compréhension de l'action vaccinale.

  - Définir et décrire le concept de vaccin. - Donner une vue générale sur les différents types de vaccins qui existent actuellement.

  - Donner une vue générale sur le mode de fabrication et le contrôle de qualité des vaccins.

  - Donner une vue sur les vaccins du futur.

  - Donner une vue sur les facteurs à prendre en compte pour le développement d'un vaccin.

  - Donner une vue sur les dernières méthodologie pour développer un vaccin.

  - Donner une vue sur l'organisation d'une usine de production de 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 pharmaceutique élabore pour développer un médicament.

  - Une attention particulière est apportée aux médicaments 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.

  - Développer 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 opérations unitaires impliquées dans la production-purification de protéines (enzymes, protéines à usage thérapeutique, ...) couvrant les étapes de production/expression par des microorganismes, d'extraction, de clarification, de concentration et de purification chromatographique.

  - Conception d’un procédé complet.

Contenu :

• 1.1) Vaccins (concepts et applications) :

  - Organisation d'une entreprise développant et commercialisant des vaccins humains.

  - Principe d'Immunologie.

  - Histoire des vaccins au regard des évolutions technologiques.

  - Les différents types de vaccins.

  - La composition des vaccins en dehors de l'antigène.

  - Développement d'un nouveau vaccin.

  - Méthodes de production des antigènes. Des banques cellulaires et virales au drug product en passant par la drug substance.

  - Construction et organisation d'une usine de production de vaccins.

  1.2) Immunologie :

  - Éléments hématologie (cellules sanguines, fluides biologiques, médiateurs biologiques).

  - Le système immunitaire (définition, facteurs intrinsèques, extrinsèques, dysfonctionnements).

  - Les antigènes (définition, épitope, valence, singularité, haptène, super antigène, thymo-(in)dépendant).

  - Les barrières anatomiques, chimiques, biologiques.

  - La réponse immunitaire innée (caractéristiques, phagocytes professionnels, phagocytose, mécanismes microbiocides, cellules NK, interférons).

  - La réponse immunitaire acquise : composantes (humorale, à médiation cellulaire), origine des lymphocytes B et T, l'immunité active/passive, naturelle/artificielle.

  - La réponse humorale : Ac (structures, origine, monoclonaux/polyclonaux, primaires/secondaires, 5 classes IgM/IgA/IgE/IgG/IgD), mémoire immunitaire, système du Complément, actions médiées par les Ac, affinité, avidité, réactions croisées.

  - La réponse à médiation cellulaire : lymphocytes T cytotoxiques (CTL), lymphocytes T auxiliaires (Ta), récepteurs TCR, complexe majeur d'histocompatibilité (CMH₁, CMH₂), co-récepteurs CD₃/CD₄/CD₈, mode d'action des CTL (cibles, apprêtement Ag, reconnaissance, réponses effectrices), mode d'action des Ta (cibles, apprêtement Ag, reconnaissance, réponses effectrices).

  - Interconnexion des réponse humorale et à médiation cellulaire.

  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, Élimination).

  - 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, temps, 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.

  - Bonnes pratiques de fabrication des produits pharmaceutiques (BPF – GMP) : Risques de contamination, Documentation, Personnel, Équipements, 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 (Absorption, Distribution, Métabolisation, Élimination) 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, ...

  - 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.

  - Exemples d'applications (articles scientifiques reprenant différentes opérations unitaires).

Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique

Objectifs :

• - TP de fermentation et de purification de protéines : C. Saint-Hubert (55 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.

  - TP de culture cellulaire : K. Jnaoui (35 h, 2 ECTS) :

  Familiarisation avec l’environnement du laboratoire de culture cellulaire, manipulation sous un flux laminaire en conditions stériles et entretien des cultures de lignées cellulaires. Étude des effets physiologiques et pharmacologiques de différentes substances sur des cultures de lignées cellulaires.

Contenu :

• - 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.

  - 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.

  - Étude de l’expression de protéines en réponse à l’exposition de substances pharmacologiques.

  - Dosages de protéines : méthode BCA (Pierce), Western blot ou dot blot.

Activités et méthodes d’apprentissage et d’enseignement :

Biotechnologie pharmaceutique

• 1.1) Vaccins (concepts et applications) :

  - 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.

  1.2) 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 sollicitation 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.

Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique

• - Explications des étapes à réaliser au moyen de support powerpoint et protocoles papier.

  - Explications et illustration pratiques des techniques à mettre en œuvre par l’étudiant.

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

Biotechnologie pharmaceutique

• - De s’approprier les savoirs théoriques et pratiques des biotechnologies pharmaceutiques (immunologie, vaccinologie, pharmacologie, galénique, culture cellulaire, purification de protéines) dans le cadre de la production industrielle de molécules d'interêt à usage thérapeutique et d’en maîtriser sa terminologie.

  - De s’approprier les savoirs théoriques et pratiques de la validation de procédés de production dans les industries pharmaceutiques.

Laboratoire de biotechnologie pharmaceutique

• - S’approprier les savoirs pratiques de la culture cellulaire, de la purification de protéines et d’en maîtriser sa terminologie.

  - 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.

  - Analyser les avantages et les inconvénients de différentes techniques de culture (cellules bactériennes, levuriennes, de mammifères) et la maîtrise des paramètres physico chimiques.

  - Réaliser de manière autonome une expérience sur base du protocole fourni.

  - 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.

  - Présenter une communication écrite de qualité.

Description des supports de cours indispensables :

Description des références et des supports :

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