Domaine 4 : Ingénierie et santé : homme, bioproduits, environnement

 Descriptif du Domaine 4
 Les enseignements du socle commun du domaine 4
 Exemples d’unités d’enseignements à choix en lien avec le domaine 4
 Exemples d’unités de projet en lien avec le domaine 4
 Les deux parcours sur 2 ans du domaine 4

Descriptif du Domaine 4

Périmètre du Domaine

Former les étudiants à l’étude des effets des produits (alimentaires, cosmétiques, pharmaceutiques) et autres caractéristiques du milieu (environnement) sur la santé de l’Homme, et aux voies d’action permettant de maîtriser leur impact sur la santé.

Compétences

Evaluer :
 Evaluer l’incidence de composés ou micro-organismes sur la santé humaine
 Evaluer l’exposition (doses externes et internes) aux molécules positives ou négatives
 Evaluer les bénéfices / risques en alimentation

Maîtriser :

 Maîtriser la bioingénierie cellulaire et moléculaire pour la santé et la chimie blanche
 Maîtriser les méthodes de caractérisation et d’évaluation des dangers / bénéfices
 Maîtriser les méthodes de prévention d’apparition de contaminants / pathogènes

Concevoir / Innover :

 Concevoir des approches multicritères de sécurité sanitaire centrées sur leurs répercussion chez l’Homme
 Concevoir des indicateurs de dangers / bénéfices
 Concevoir et produire des molécules actives et des aliments à bénéfice santé
 Innover sur les méthodes d’évaluation de la toxicité pour l’Homme ou les écosystèmes
 Innover sur les méthodes d’analyse chimiques et microbiologiques

Métiers visés :

Secteurs principaux :

• Industriel :
   Pharmaceutique (nouveaux médicaments et traitements, diagnostic, politiques de santé)
   Cosmétique
   Agro-alimentaire (maîtrise de l’hygiène de l’aliment et outils de production, aliments/ ingrédients santé, additifs, conception de procédés biotechnologiques innovants)
   Chimique, phytosanitaire (caractérisation, adaptation aux normes, bioprocédés pour la chimie blanche...)

• Public :
   Agences sanitaires (ANSES, ANSM, EFSA)
   Epidémiosurveillance (Santé Publique France, ORS, INERIS)
   Gestionnaires de santé (DGCCRF, DGAL, DGS, collectivités territoriales, services déconcentrés)
   Education à la santé (Santé Publique France, CRES)
   Organismes publics internationaux
   Enseignement supérieur / recherche

• Autres secteurs :
   Restauration collective (maîtriser l’hygiène des procédés et des aliments)
   Matériel médical / hospitalier (matériaux, nettoyage / désinfection des locaux)
   Cabinets de conseil
   Banques, organismes financiers
   ONG
   Police scientifique

Métiers cibles

• Dans le secteur industriel :
   Ingénieur nutritionniste
   Ingénieur formulation
   Ingénieur qualité filière
   Responsable Qualité Produit
   Responsable Qualité Environnement
   « Food safety manager »
   Ingénieur recherche et développement
   Responsable projet
   Responsable propriété industrielle
   Responsable R&D en cosmétologie
   Ingénieur conseil en entreprise
   Responsable de production
   Chef de produit

• Dans le secteur public :
   Ingénieur nutritionniste de santé publique
   Responsable de projet en analyse de risque sanitaire
   Chargé de mission en santé publique
   Ingénieur biostatisticien
   Biomathématicien
   Chercheur
   Enseignant-chercheur

• Dans les autres secteurs :
   Ingénieur nutritionniste
   Responsable qualité produit
   Ingénieur hygiéniste
   Ingénieur concepteur de matériel
   Ingénieur conseil
   Analyste économique de projets de-« start-up »
   Gestion de portefeuille d’activités de recherche en pharmacie
   Responsable projets en ONG
   Ingénieur de la police scientifique

Disciplines

 Biologie, Génétique et Nutrition
 Biologie structurale et Biochimie
 Microbiologie
 Chimie
 Toxicologie
 Epidémiologie
 Maths / analyse de données – Modélisation
 Sciences humaines et sociales, gestion

Parcours possibles

Les étudiants ayant choisi ce domaine suivent les enseignements de socle commun proposés et peuvent soit :
 choisir librement leurs UE
 s’inscrire dans l’un des deux parcours proposés sur 2 ans :

• Santé, aliments et bioproduits
• Bioingénierie cellulaire et moléculaire

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Les enseignements du socle commun du domaine 4

Ils sont composés de 5 unités constitutives (UC).

UC Aliment, alimentation et santé de l’homme (39h encadrées)

Objectif :
Introduire selon une démarche pluridisciplinaire et multidimensionnelle aux questions de l’alimentation de l’homme en intégrant ses composantes culturelle, hédonique, technologique et nutritionnelle. Dans le contexte essentiellement occidental, on s’attachera à 3 questions :

1. Comment se construit et s’analyse la qualité nutritionnelle d’un aliment ?
2. Quels sont les déterminants des choix alimentaires ?
3. Comment s’analyse l’impact de la qualité nutritionnelle et des choix alimentaires sur la santé du consommateur et des populations ?

Objectifs d’apprentissage :
Montrer la complexité des liens entre alimentation et santé, au travers :
 de la complexité de l’aliment
 des déterminants des choix alimentaires (hédoniques, culturels, économiques, réglementaires...)
 de l’impact des nutriments et constituants alimentaires sur les grandes fonctions
 de l’effet de l’alimentation, en interaction avec les autres facteurs environnementaux et le génome, sur la prévention ou l’apparition de dysrégulations cellulaires, métaboliques et/ou fonctionnelles conduisant aux maladies de civilisation. L’accent sera mis sur les outils permettant d’aborder ces relations aux différents niveaux (moléculaire, cellulaire, organisme, population).

Contenu : Alimentation (systèmes alimentaires) - Alimentation (composition/techno alimentaire) - Physiologie/Nutrition - Sciences de l’aliment : perceptions sensorielles - Sociologie de l’alimentation - Droit de l’alimentation - Microbiologie - Analyse chimique appliquée aux aliments - Epidémiologie analytique appliquée aux relations alimentation santé

UC Risques sanitaires environnementaux et alimentaires pour l’Homme (32h encadrées)

Objectifs d’apprentissage :
L’objectif de cette UC est d’apporter aux étudiants du domaine 4 les connaissances pluridisciplinaires fondamentales liées à l’évaluation et la maîtrise des risques sanitaires environnementaux et alimentaires pour l’Homme : caractérisation des dangers (biologiques et chimiques), évaluation de l’exposition, contrôle et maîtrise, gestion de risques.

Contenu :

1. Problématique générale : introduction des concepts (risque, exposition, vulnérabilité, toxicité…), présentation des différents types de risques sanitaires pour l’Homme, évolution du cadre réglementaire, présentation des enjeux.
2. Maîtrise des dangers : maîtrise des dangers microbiologiques, maîtrise des dangers chimiques (modélisation du transfert / devenir des contaminants pour évaluer l’exposition, données d’exposition et estimation via des scénariis d’exposition), avec deux TD : un sur une étude de cas microbiologique, et un sur l’évaluation de l’exposition alimentaire à des contaminants chimiques.
3. Méthodologie d’évaluation quantitative des risques sanitaires.
4. Gestion des risques sanitaires.
5. Travail par projet sur dossiers permettant d’approfondir les connaissances sur des dangers sélectionnés avérés, suspectés, émergents : pour les dangers microbiologiques (bactéries, virus, parasites..) - nature, origines, modes de transmission, physiologie, mécanismes de pathogénie, données épidémiologiques, méthodes d’analyses microbiologiques, moyens de maîtrise ; pour les dangers chimiques - structures et propriétés, origines, voies de contamination, effets sur l’Homme, DJA/DJT, données épidémiologiques, méthodes d’analyse chimique.

UC Biologie structurale et santé (24h encadrées)

Contexte et enjeux scientifique, technique et sociétaux :
Montrer l’importance des données structurales (de l’échelle atomique à l’échelle cellulaire) pour comprendre et modifier les fonctions biologiques. Pour cela, elle présente quelques exemples en biologie-santé à travers des cours, conférences et travaux dirigés. Elle fait le lien avec des applications biotechnologiques.

Objectifs d’apprentissage :
L’ingénieur doit pouvoir interpréter des données structurales pour éclairer des dysfonctionnements biologiques, et proposer des pistes pour les modifier.

Contenu : Méthodes d’étude des interactions protéine-protéine ; Ressources de la Protein Data Bank ; Structure-based drug design ; Récepteurs membranaires couplés aux protéines G ; Protéines chaperon ; Cibles thérapeutiques pour le virus de l’hépatite C ; Bioinformatique et protéines ; Protéines prion ; Protéases et allergies respiratoires.

UC Génétique et biologie cellulaire pour la santé (36h encadrées)

Objectif :
Montrer comment les acquis récents de la biologie ont révolutionné le processus de découverte de nouveaux traitements thérapeutiques. L’objectif est d’illustrer une démarche qui, à partir d’approches de génétique et de biologie intégrative, débouche sur la biologie des systèmes pour comprendre et modifier les fonctions biologiques normales ou pathologiques.

Objectifs d’apprentissage :
L’ingénieur doit pouvoir interpréter des données de la génomique fonctionnelle pour éclairer des dysfonctionnements biologiques, et proposer des pistes pour les modifier.

Contenu :
Génétique : du génome à l’identification des gènes d’intérêt et à leur expression ; Biologie cellulaire et développement : contrôle de la différentiation et de la prolifération cellulaire, apoptose, adressage des signaux, neurobiologie ; Modélisation de la réponse : biologie des systèmes de la cellule normale et pathologique ; Ingénierie cellulaire : modèles et ingénierie cellulaire, criblage de molécules actives et pharmacogénomique ; Gestion publique des systèmes de santé et gestion de portefeuille d’activités de recherche en pharmacie ; Bases des réponses immunitaires.

UC Mathématiques et statistiques pour la santé (27h encadrées)

Objectifs d’apprentissage :
Compléter l’enseignement de TC AgroParisTech dans deux domaines :

1. en Analyse des Systèmes Dynamiques en étudiant le modèle de diffusion d’épidémies SIR ;
2. d’autre part en Statistique, le modèle linéaire généralisé pour étudier les cas où la variable réponse est une variable discrète (un comptage), la régression logistique essentielle en épidémiologie, la classification pour établir l’existence de sous-groupes dans une population et caractériser ces sous-groupes et les modèles de survie.

Contenu :
Modélisation dans le domaine de la santé, Analyse des Systèmes Dynamiques, Modèle SIR. En Statistique, le Modèle Linéaire Généralisé, la Régression Logistique essentielle en épidémiologie, les plans d’expérience, la classification et les modèles de Cox.

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Exemples d’unités d’enseignements à choix en lien avec le domaine 4

Bioingénierie des protéines et applications industrielles ; Aspects moléculaires et cellulaires du vieillissement ; Bioéthique et Biovigilance ; Bioingénierie des protéines et applications industrielles ; Biologie intégrative, introduction à la complexité du vivant ; Biomatériaux, Biopolymères, Matériaux biosourcés : de l’industrie alimentaire […] ; Biomolécules et synthons : de leur production par voie biotechnologique à leur extraction ; Biotechnologies animales ; Ce que nous apprennent les génomes ; Communication Nutrition-Sante sur les produits alimentaires ; Construire la complexité en biologie ; Economie et gestion de la santé ; Fermentation-distillation : des boissons aux biocarburants ; Food safety and risk analysis through the food chain ; Ingénierie cellulaire expérimentale ; Initiation à la biologie de synthèse ; Les enjeux de la qualité des produits transformés : de l’approche qualité […] ; Modélisation de la dynamique des épidémies […] ; Mécanismes et évolution de la pathogénie ; Mécanismes et évolution de la pathogénie : interactions cellulaires ; Microbiologie alimentaire ; Mode de production, santé animale et qualité des produits animaux ; Nanotechnologies : principes, usages, attentes et inquiétudes ; Nutrition Publique ; Outils sensoriels pour la formulation et l’optimisation de produits ; Physiologie de la perception sensorielle et du comportement humain ; Polymorphisme des populations humaines et facteurs de prédisposition ; Polymorphisme des populations humaines, facteurs de prédisposition ; Prévision de la durée de vie microbiologique des aliments ; Produits alimentaires et cosmétiques : structure et caractérisation physique ; Quels défis à relever pour l’utilisation des probiotiques en santé humaine ? ; Stratégie multi-canal & Modèles d’affaires innovant dans la santé, l’alimentation […] ; …

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Exemples d’unités de projet en lien avec le domaine 4

 Alimentation, comportement et santé de l’Homme
 Initiation à la recherche en biologie
 Gestion et aménagement des eaux dans un bassin versant
 Projets d’Innovation
 Ingéniérie par la simulation numérique

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Les deux parcours sur 2 ans du domaine 4 :

Parcours "Bioingénierie cellulaire et moléculaire"

- Objectif

Préparer à des débouchés diversifiés allant de la conception de procédés innovants à la gestion de projets dans les domaines de la pharmacologie, la cosmétologie et des biotechnologies pour la santé humaine en général

- Méthodes pédagogiques :

Structuration d’une offre d‘UE à choix ciblée sur les niveaux moléculaires et cellulaires

- Contenus du parcours :

Socle commun Domaine 4
Voir plus haut

La construction de ce parcours pour le reste de la 2A :

Offre structurée en 3 volets incluant les aspects socio-économiques :
- Bioingénierie : 6 UE au choix
Par exemple : Biomolécules et synthons : de leur production par voie biotechnologique à leur extraction ; Ingénierie cellulaire expérimentale ; Bioéthique et biovigilance…

- Fonctionnement cellulaire : 6 UE au choix
Par exemple : Ce que nous apprennent les génomes ; Mécanismes et évolution de la pathogénie ; Construire la complexité en biologie...

- De la cellule à l’organisme : 4 UE au choix
Par exemple : Biologie intégrative, introduction à la complexité du Vivant ; Polymorphisme des populations humaines, facteurs de prédisposition…

Le parcours comprend :
 1 UE de chaque volet
 Au moins 2 UE de 48h
 4 UE au choix dans toute l’offre 2A d’AgroParisTech

Pas de contrainte sur le projet ni sur le stage

Troisième année :

Le parcours se poursuit par une des deux Dominantes d’Approfondissement du cursus d’ingénieur inscrites dans le domaine 4, c’est-à-dire BIOTECH (itinéraire santé) et NUTRI, ou sur quelques spécialités de Master 2 compatibles. Une condition est que les choix d’UE permettent d’émarger à au moins deux des trois volets.

Parcours "Santé, aliments et bioproduits"

- Objectif

 Proposer une offre de formation multidisciplinaire large, relative à la santé, centrée sur l’objet « aliments et bioproduits », articulée entre la 2A et la 3A

 Préparer à des débouchés relatifs aux questions de santé dans le secteur de l’alimentation et des bioproduits

- Méthodes pédagogiques :

 Utiliser 10 semaines d’U.E. à choix (hors semaine Athens) pour renforcer l’approche multidisciplinaire, entre le socle commun du domaine 4 et la 3ème année ;
 proposer un équilibre entre les différentes disciplines

- Contenus du parcours :

Socle commun Domaine 4
Voir plus haut

La construction de ce parcours pour le reste de la 2A :

• Différentes U.E. à choix sont centrées sur le sujet d’application du parcours (c.-à-d. santé humaine sur le sujet des aliments et bioproduits) et sont réparties en quatre thèmes :
  - « ingénierie des aliments et bioproduits » : ce thème couvre l’ensemble des sciences et techniques relatives à l’élaboration d’aliments et/ou de bioproduits, incluant également la microbiologie.
  - « sciences sociales » : ce thème couvre l’ensemble des sciences sociales, économique et de gestion, y compris le droit, la sociologie et la science du consommateur.
  - « biologie » : ce thème correspond à la biologie humaine.
  - « outils d’aide à la décision et gestion » : ce thème regroupe les approches de sciences de l’ingénieur et les approches intégratives (comme les approches d’analyse et gestion du risque)

• Le principe de construction du parcours « Santé : aliments et bioproduits » est le suivant :
   Le choix est totalement libre pendant la séquence « Athens »
   Les étudiants choisissent leur itinéraire d’U.E. à choix à partir des U.E. qui font partie du parcours avec un équilibre à respecter entre les 4 thèmes décrits ci-dessus.

• Quelques exemples d’UE du parcours :

 pour le thème « ingénierie des aliments et bioproduits » : Bioingénierie des protéines et applications industrielles ; Biomatériaux, biopolymères et matériaux biosourcés : de l’industrie alimentaire […] ; microbiologie alimentaire…

 pour le thème « sciences sociales » : Bioéthique et biovigilance ; Marketing des produits de grande consommation ; Stratégie multi-canal & Modèles d’affaires innovant dans la santé, l’alimentation […] ; Nutrition publique…

 pour le thème « biologie » : Polymorphisme des populations humaines et facteurs de prédisposition ; Mécanismes et évolution de la pathogénie : interactions cellulaires ; Physiologie de la perception sensorielle et du comportement humain ; …

 pour le thème « outils d’aide à la décision et gestion » : Food safety and risk analysis through the food chain ; Nanotechnologies : principes, usages, attentes et inquiétudes ; Prévision de la durée de vie microbiologique des aliments…

Pas de contrainte sur le projet ni sur le stage

Troisième année :

Le parcours débouche sur une des quatre Dominantes d’Approfondissement du cursus d’ingénieur inscrites dans le Domaine Santé (NUTRI, METATOX, SSMAQ, BIOTECH itinéraire Santé), ou sur une des quelques spécialités de Master 2 compatibles après examen.

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