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 4

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 multimodales 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, AFSSAPS, EFSA)
   Epidémiosurveillance (InVS, ORS, INERIS)
   Gestionnaires de santé (DGCCRF, DGAL, DGS, collectivités territoriales, services déconcentrés)
   Education à la santé (INPES, 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 Biologie structurale et santé (24h)

Objectif :
Montrer l’importance des données structurales (de l’échelle atomique à l’échelle cellulaire) pour comprendre et modifier les fonctions biologiques de l’homme

Apports de connaissance :
 Complexes d’intégration viraux
 Méthodes d’étude des interactions protéine partenaire
 Assemblages membranaires
 Le ribosome bactérien comme cible d’antibiotiques
 Bases structurales des allergies et intolérances alimentaires
 Prions
 Cibles thérapeutiques pour le HIV
 Interactions de molécules actives avec des cibles de structure connue
 Interactions moléculaires étudiées par double hybride.

UC Génétique et biologie cellulaire pour la santé (30h)

Objectif :
Montrer comment les acquis récents de la biologie ont révolutionné le processus de découverte de nouveaux traitements thérapeutiques

Apports de connaissance :

 Génétique : Du génome à l’identification des gènes d’intérêt et à leur expression [Génétique / Epigénétique]
 Biologie cellulaire et développement : contrôle de la différentiation et de la prolifération cellulaire, apoptose, adressage, rôle des matrices extracellulaires, neurobiologie
 Modélisation de la réponse : Biologie des systèmes de la cellule normale et pathologique
 Ingénierie cellulaire : Modèles cellulaires, génie génétique, ingénierie cellulaire, criblage de molécules actives et pharmacogénomique
 Gestion publique des systèmes de santé
 Gestion de portefeuille d’activités de recherche en pharmacie
 Ethique et réglementation
 Modélisation de la maladie d’Alzheimer

UC Aliment, alimentation et santé de l’homme (58h)

Objectif :
Introduire les différentes composantes de l’alimentation de l’homme (culturelle, hédonique, technologique et nutritionnelle) :

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 ?

Apports de connaissance :

 Construction de la qualité nutritionnelle et sensorielle de l’aliment
 Analyse de la qualité nutritionnelle des aliments
 Analyse des propriétés sensorielles des aliments
 Déterminants économiques, sociaux et culturels des choix alimentaires
 Digestions et utilisation postprandiale des aliments (y compris rôle du microbiote intestinal)
 Besoins nutritionnels et recommandations
 Impact des constituants alimentaires et nutriments sur les grandes fonctions
 Les systèmes alimentaires et leur évolution
 Droit alimentaire

UC Risques sanitaires environnementaux et alimentaires pour l’Homme (50h)

Objectif :
Apporter les connaissances pluridisciplinaires nécessaires à la maîtrise des risques sanitaires (caractérisation des dangers, évaluation de l’exposition, contrôle et maîtrise, gestion des risques)

Apports de connaissance :
 Problématique générale : Introduction des concepts, présentation des différents types de risques sanitaires pour l’Homme, évolution du cadre réglementaire, présentation des enjeux et des principaux acteurs impliqués
 Les dangers : Présentation des dangers avérés, suspectés, émergents chimiques et microbiologiques, Identification et contrôle des dangers
 Maîtrise des dangers : Démarche HACCP, Maitrise des dangers microbiologiques, Dangers chimiques (modélisation du transfert / devenir des contaminants pour évaluer l’exposition, données d’exposition et estimation via des scénariis d’exposition, biomarqueurs et bioindicateurs)
 Méthodologie d’évaluation quantitative des risques sanitaires 
 Gestion des risques sanitaires

UC Mathématiques et statistiques pour la santé (24h)

Objectif :
Compléter l’enseignement de tronc commun dans 2 domaines :

1. en analyse des systèmes dynamiques, en étudiant le modèle de diffusion d’épidémies SIR ;
2. en statistiques, en étudiant le modèle linéaire généralisé, la régression logistique (essentielle en épidémiologie statistique) et la classification

Apports de connaissance :
 Le modèle SIR
 Le modèle linéaire généralisé
 La classification

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

Aspects moléculaires et cellulaires du vieillissement ; Ce que nous enseignent les génomes ; Biotechnologies : alimentation et santé ; La fermentation : un potentiel pour l’obtention de bioproduits ;Communication Nutrition-Santé sur les produits alimentaires ; Physiologie de la perception et du comportement humain ; Ingénierie analytique pour les industries agro-alimentaires et l‘environnement ; Evaluation et gestion des risques chimiques dans les filières agro-alimentaires ; Apport de l’épidémiologie à la maîtrise des risques sanitaires ; Gestion de la qualité et de la traçabilité ; Pollutions atmosphériques ; Bioingénierie métabolique ; Neurones : des modèles à la conscience ; Nouvelles applications des outils de détection moléculaires ; Nutrition en Conditions Extrêmes ; Modèles animaux de pathologies humaines ; Gestion des microorganismes dans différents écosystèmes ; Bio-informatique et bio-analyse des génômes ; Les probiotiques : concilier effets santé et production industrielle ; Prévision du risque microbiologique dans les aliments ; Impact de l’environnement industriel sur le comportement des microorganismes pathogènes et d’altération ; Qualité microbiologique des matériaux ; Outils sensoriels pour la formulation et l’optimisation de produits ; Polymorphisme des populations humaines et facteurs de prédisposition ; Analyse statistique de données environnementales

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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 : 8 UE au choix
Par exemple : Ingénierie cellulaire expérimentale ; Production de protéines : de l’ingénierie des levures aux bioprocédés ; Bioingénierie des protéines et applications industrielles ; Bioéthique et biovigilance ; Calcul économique en santé)

- Fonctionnement cellulaire : 6 UE au choix
Par exemple : Immunologie ; Construction de la complexité : de la cellule au tissu ; Approches globales pour l’analyse du vivant ; Introduction à la biologie des systèmes pour l’ingénierie métabolique ; Mécanismes et évolution de la pathogénie

- De la cellule à l’organisme : 7 UE au choix
Par exemple : Introduction aux neurosciences expérimentales ; Modèles animaux de pathologies humaines ; Polymorphisme des populations humaines et facteurs de prédisposition ; Antioxydants phénoliques, aliments et santé ; Economie et politiques de la santé

Le parcours comprend :
 1 UE de chaque volet dont deux de 48h
 1 UE au choix dans l’un des trois volets
 4 UE au choix dans toute l’offre 2A d’AgroParisTech

Pas de contrainte sur le projet ni sur le stage

Troisième année :

• Choix restreint de dominantes d’ingénieur AgroParisTech :
  Principalement les dominantes fortement liées au domaine 4 : Sciences pour les Industries alimentaires et biologiques et Nutrition Humaine.
  D’autres choix sont possible après accord des enseignants (par exemple Chimie Verte, Express : explore and promote plant ressources)

• Choix d’une spécialité de M2 telle que Nutrition et Santé, Ingénierie des Biomolécules, Biologie systémique et synthétique. D’autres choix sont possibles après accord des enseignants.

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 » : Construction des propriétés nutritionnelles des aliments- au cours de leur élaboration : approche théorique // approches pratiques ; Bioingénierie des lipides pour la santé et l’industrie

 pour le thème « sciences sociales » : Gestion de l’Innovation dans les secteurs Aliment et Santé ; Physiologie de la perception et du comportement humain ; Politisation et implémentation d’un enjeu de santé publique ; Nutrition publique ; Approches de la gestion des risques

 pour le thème « biologie » :
Polymorphisme des populations humaines et facteurs de prédisposition ; Immunologie

 pour le thème « outils d’aide à la décision et gestion » :
Chimie analytique et problèmes de société ; Développement d’un outil d’aide à la décision : application à l’analyse du risque alimentaire

Pas de contrainte sur le projet ni sur le stage

Troisième année :

• Choix restreint parmi les 3 dominantes d’ingénieur AgroParisTech du domaine 4 :
   Sciences et Techniques de la Biologie, de l’Alimentation et de la Nutrition Humaines,
   Sciences pour les Industries Alimentaires et Biologiques,
   Sécurité Sanitaire des Aliments et Bioproduits

• Choix d’une spécialité de M2 compatible telle que Nutrition santé, Analyse des risques des biocontaminants liés à l’alimentation humaine et animale, voire d’autres sous réserve d’accord de l’équipe pédagique

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