LIVRET DES MODAL Promotion 2019 2020 - 2021 - École polytechnique
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04 Modal module appliqué en laboratoire 06 Liste des modules appliqués en laboratoire (MODAL) par département 08 Tableau récapitulatifdes modal par département et par période 13 Département de biologie 25 Département de chimie 39 Département d’économie SOMMAIRE 43 Département d’humanités et sciences sociales 47 Département d’informatique 65 Département management de l’innovation et entrepreneuriat 69 Département de mathématiques 75 Département de mathématiques appliquées 93 Département de mécanique 101 Département de physique 133 Département de physique électronique 141 Département de physique et mécanique
4 5 MODAL MODAL MODAL MODule Appliqué en laboratoire ❯ Acquisition de connaissances basiques Un aspect important et formateur des dans le domaine, suivie d’une étude per- Modal est lié à la mise en forme des résul- sonnelle de cas ou de points particuliers tats et à leur restitution sous forme d’un Objectifs ❯ Développement de la démarche complète à développer qui garantisse l’apprentissage rapport écrit et d’une soutenance orale, « personnelle » sur un sujet/projet ouvert dans l’action et dans la création. avec éventuellement une démonstration du MODule Appliqué en Laboratoire est un et flexible fonctionnement du dispositif ou du logiciel module obligatoire pour tous les élèves a. pré-analyse d’un sujet mis au point. parmi les enseignements diversifiés. b.structuration de la démarche scienti- Ce module d’enseignement est constitué de fique sur une des orientations possibles 10 séances qui pourront par exemple être Le travail et l’investissement attendus des Selon les domaines, afin de découvrir ou (à préciser dans la pré-analyse) réparties de la façon suivante entre environ élèves correspondent à 85 heures dont envi- d’approfondir un domaine dans le cadre c. processus d’analyse scientifique et 3-4 séances d’acquisition (théorique et/ou ron 60 heures de séances programmées et d’une approche scientifique concrète. obtention de résultats pratique) et 5-6 séances de mise en œuvre incluent incluant le bilan de chaque séance, d. validation et corrélation entre résultats effective, le plus souvent en binôme, avec l’analyse bibliographique, la synthèse écrite de Se confronter pratiquement à certains pro- obtenus et théorie sous-jacente un encadrement « rapproché » régulier fin de module, la préparation de la présenta- blèmes (souvent difficiles à résoudre) réa- e. propositions (hebdomadaire). tion orale des résultats et de l’analyse critique. listes ou proches du monde « réel » pour découvrir, maîtriser un outil/instrument Selon les domaines, l’accent sera mis soit d‘analyse ou d’observation, un modèle ou sur la découverte d’un domaine scientifique une simulation du réel lié à la discipline nouveau sur un mode inductif (de l’expé- Mettre en œuvre personnellement le cercle rience vers la théorie et non l’inverse !), vertueux : Hypothèse-modélisation-vérifica- soit sur la définition et la résolution d’un tiona-mélioration problème concret par une démarche d’in- génierie en passant par la maîtrise d’outils conceptuels et pratiques nouveaux. La méthodologie et la pédagogie sont donc adaptées à cette acquisition en plusieurs phases : Ainsi, chaque élève pourra selon le cas abor- ❯Approche concrète du domaine der l’un des axes suivants : scientifique ❯ Maîtrise de techniques et instruments a. mise en place des outils d’analyse et permettant l’observation de phénomènes de développement dans la thématique naturels ou provoqués et confrontation concernée avec les théories et modélisations. b. acquisition des savoirs pratiques (expé- ❯ Acquisition d’outils (algorithmique, code, rimentaux notamment). gestion de l’information…) et développe- ment effectif sur un projet applicatif.
6 7 MODAL MODAL LISTE DES MODULES APPLIQUÉS EN LABORATOIRE (MODAL) par département BIOLOGIE INFORMATIQUE MÉCANIQUE MANAGEMENT DE L'INNOVATION A Bioluminescence C Connected Objects and the Internet of Attention : Les thèmes affichés sont des exemples des ET ENTREPRENEURIAT années précédentes et changent d’une année sur l’autre. Attention : A Anticorps Things (IoT) A Analyse de phénomènes On ne peut garantir à un élève l'inscription pour un thème On ne peut garantir à A Imagerie intracellulaire S ACM-ICPC SWERC training précis dans les thèmes ouverts. de management un élève l’inscription pour un thème précis. A Clonage T Tablettes et smartphones A « Aérodynamique » La répartition A Biologie synthétique W Applications Web ou « Acoustique/vibrations » des élèves se fait (en P3 uniquement) B Algorithmes pour les séquences ou « Génie civil » PHYSIQUE en fonction de l’offre Biologiques ou « Ecoulementsnaturels/Géophysique » ❯ Physique et de la demande. D Distributed applications ou « Gouttes et bulles » A Physique des plasmas CHIMIE R Robots et drones ou « Nanomécanique » et des particules élémentaires A Synthèse organique et interfaces A A lgorithms and competitive ou « Structures intelligentes » B Physique des lasers et applications biologiques Programming ou « Ruine de structure » C Physique de la matière condensée B Chimie pour l'énergie et le développe- G Graphe Global Géant ou « Robotique » ment durable J Conception et développement d'un Jeu B «Aérodynamique » C Matériaux innovants vidéo ou « Acoustique/vibrations » ❯ Électronique L Programmer dans le langage du vivant ou « Génie civil » Toutes les thématiques ne sont pas systématiquement ouvertes chaque année en fonction, d’une part des dis- N Algorithmique pour les Nanosciences ou « Écoulements naturels/Géophysique » ponibilités des enseignants et, d’autre part, de la prévi- ÉCONOMIE V Deep Learning in Computer Vision ou « Gouttes et bulles » sion du nombre d’élèves basée sur l’année précédente. A Economic Analysis of the US Endange- X Cybersecurity – the hacking Xperience ou « Nanomécanique » red Species Program ou « Structures intelligentes » O Son et parole ou « Ruine de structure » P IOT & Robot mobile autonome ou « Robotique » Circuits logiques programmables R HUMANITÉS ET SCIENCES MATHÉMATIQUES C « Aérodynamique » (FPGA) SOCIALES A Théorie des nombres ou « Acoustique/vibrations » A Sciences et sociétés : approches philo- C Algèbre et géométrie ou « Génie civil » sophiques, historiques et sociologiques ou « Écoulements naturels/Géophysique » PHYSIQUE/MÉCANIQUE sur les évolutions des sciences et des ou « Gouttes et bulles » A Tournoi international de Physique techniques MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES ou « Nanomécanique » (IPT) A Modélisation mathématique par la ou « Structures intelligentes » démarche expérimentale ou « Ruine de structure » B Systèmes dynamiques, applications et ou « Robotique » simulations (SDAS) D Simulation numérique aléatoire (SNA) autour des événements rares
8 9 MODAL MODAL TABLEAU RECAPITULATIF DES MODAL par département et par période PÉRIODE Numerus DÉPARTEMENT THÈMES CODE clausus P1 P2 P3 471 472 473 INFORMATIQUE PÉRIODE Numerus DÉPARTEMENT THÈMES CODE Connected Objects and the Internet of Things clausus C INF471C 1 24 P1 P2 P3 (IoT) 471 472 473 voir modalités S ACM-ICPC SWERC training INF471S 1 d'inscription p. 51 Attention : T Tablettes et smartphones INF471T 1 24 BIOLOGIE* On ne peut garantir à un élève l’inscription pour un thème précis. La répartition des élèves se fait en fonction de l’offre et de la demande. INF471W 1 48 W Applications Web « Bioluminescence » BIO471A 1 24 INF472W 2 48 ou « Anticorps » A ou « Imagerie intracellulaire » BIO472A 2 24 B Algorithmes pour les séquences Bioinformatique INF472B 2 16 ou « Clonage » « Biologie synthétique » (en P3 uniquement) BIO473A 3 24 D Distributed applications INF472D 2 24 R Robots et drones INF472R 2 18 CHIMIE A Algorithms and Competitive Programming INF473A 3 24 CHI472A 2 15 A Synthèse organique et interfaces biologiques G Graphe Global Géant INF473G 3 18 CHI473A 3 15 J Conception et développement d'un Jeu vidéo INF473J 3 18 CHI472B 2 10 Chimie pour l'énergie et le développement B L Programmer dans le Langage du vivant INF473L 3 16 durable CHI473B 3 10 N Algorithmique pour les Nanosciences INF473N 3 24 CHI 472C 2 10 C Matériaux innovants V Deep Learning in Computer Vision INF473V 3 30 CHI 473C 3 10 X Cybersecurity – the hacking Xperience INF473X 3 48 ÉCONOMIE MANAGEMENT DE L’INNOVATION ET ENTREPRENEURIAT Economic Analysis of the US Endangered 12 A ECO473A 3 Species Program (6 binômes) Analyse de phénomènes A de management MIE473A 3 14 HUMANITÉS ET SCIENCES SOCIALES MATHÉMATIQUES Sciences et sociétés : approches philoso- A Théorie des nombres MAT471A 1 20 A phiques, historiques et sociologiques sur les HSS472A 2 25 évolutions des sciences et des techniques B Algèbre et géométrie MAT472B 2 20
10 11 MODAL MODAL PÉRIODE PÉRIODE Numerus Numerus DÉPARTEMENT THÈMES CODE DÉPARTEMENT THÈMES CODE clausus clausus P1 P2 P3 P1 P2 P3 471 472 473 471 472 473 MATHEMATIQUES APPLIQUÉES Attention : PHYSIQUE On ne peut garantir à un élève l’inscription pour un thème précis. Modélisation mathématique par La répartition des élèves se fait en fonction de l’offre et de la demande. A MAP472A 2 20 la démarche expérimentale Systèmes dynamiques, applications Physique B MAP473B 3 12 et simulations (SDAS) PHY 470 A – 24 élèves maximum sur l'année 2020-2021 Simulation numérique aléatoire D MAP473D 3 40 PHY472A 2 6 (SNA) autour des événements rares Physique des plasmas et des particules A élémentaires PHY473A 3 18 Attention : on ne peut garantir à un élève l’inscription pour un thème précis. La PHY 470 B – 16 maximum sur l'année 2020-2021 MECANIQUE répartition des élèves se fait en fonction de l’offre et de la demande. Les thèmes affichés sont des exemples des années précédentes. PHY472B 2 12 B Physique des lasers et applications « Aérodynamique » PHY473B 3 12 ou « Acoustique/vibrations » ou « Génie civil » PHY 470 C – 34 maximum sur l'année 2020-2021 ou « Ecoulements naturels/Géophysique » A ou « Gouttes et bulles » MEC471A 1 40 PHY472C 2 22 ou « Nanomécanique » C Physique de la matière condensée ou « Structures intelligentes » PHY473C 3 16 ou « Ruine de structure » ou « Robotique » Electronique « Aérodynamique » O Son et parole PHY473O 3 8 ou « Acoustique/vibrations » ou « Génie civil » P IOT & Robot mobile autonome PHY473P 3 8 ou « Ecoulements naturels/Géophysique » R Circuits logiques programmables (FPGA) PHY473R 3 8 B ou « Gouttes et bulles » MEC472B 2 40 ou « Nanomécanique » ou « Structures intelligentes » PHYSIQUE/MÉCANIQUE ou « Ruine de structure » ou « Robotique » PHY/MEC471A 1 6 A Tournoi International de Physique (IPT) « Aérodynamique » PHY/MEC472A 2 6 ou « Acoustique/vibrations » ou « Génie civil » ou « Ecoulements naturels/Géophysique » C ou « Gouttes et bulles » MEC473C 3 40 ou « Nanomécanique » ou « Structures intelligentes » ou « Ruine de structure » ou « Robotique » Périodes : P1 : du 24 août au 20 novembre 2020 P2 : du 23 novembre 2019 au 4 mars 2021 P3 : du 5 mars 2021 au 3 juin 2021
13 BIO MODAL MODAL MODule Appliqué en laboratoire DE BIOLOGIE Yves Méchulam Laboratoire BIOCHIMIE-BIOC yves.mechulam@polytechnique.edu L’expérimentation est au centre des progrès Ce module expérimental prolonge les cours de la biologie. Elle permet de mettre des de Biologie moléculaire et information hypothèses de travail à l’épreuve. Grâce à génétique (BIO452 – P1) et Biologie cel- des cycles hypothèse-vérification-affine- lulaire et développement (BIO451 – P2). ment, on aboutit à des modèles prédictifs, Il sert également d’illustration aux cours malgré la grande complexité des objets de BIO431 – Écologie et Biodiversité et de étudiés : les êtres vivants. L’enseignement Biologie et pathologie humaine (BIO432 proposé prépare le futur ingénieur à mieux – P3). apprécier le potentiel et les limites de l’expé- rimentation en biologie.
14 15 BIO BIO Période des modal de biologie* PÉRIODE Numerus (Module appliqué en laboratoire) BIO473A CODE P1 P2 P3 clausus Trois sessions sont programmées au cours ❯ Période P3, fin février. de l’année : (10 séances de 6 heures) Présentation du MODAL des différents 471 472 473 sujets courant janvier. Attention : BIO471A Sous Pour A, on ne peut garantir à un élève l’inscription pour un thème précis. ❯ Période P1, fin août. Lieu d’enseignement réserve : La répartition des élèves se fait en fonction de l’offre et de la demande à chaque période. Présentation du MODAL des différents ❯ L aboratoires de travaux expérimentaux sujets semaine de la rentrée de biologie (Centre TE de Biologie). Au « Bioluminescence » BIO471A 1 24 croisement entre l’aile 2 et le bâtiment ou « Anticorps » central des laboratoires de recherche au ou « Imagerie intracellulaire » A BIO472A 2 24 BIO472A 2e étage. ou « Clonage » « Biologie synthétique » ❯ Période P2, fin novembre. BIO473A 3 24 (en P3 uniquement) Présentation du MODAL des différents sujets début novembre.
16 17 BIO BIO MODAL Bioluminescence Anastasia Croitoru Roxane Lestini Aperçu Puis nous étudions les propriétés de fluo- anastasia.croitoru@polytechnique.edu roxane.lestini@polytechnique.edu rescence de la GFP. Nous introduisons des À partir de queues de lucioles séchées, nous mutations au niveau du chromophore de la extrayons la luciférase et la luciférine et protéine et caractérisons leurs effets sur les réalisons in vitro la réaction de biolumi- propriétés de fluorescence. Deux mutants nescence telle qu’elle se produit chez les sont ainsi générés, l’un dont la fluorescence lucioles. n’est plus verte mais bleu, l’autre dont le spectre d’excitation est modifié. A travers L’ énergie chimique extraite des molécules une analyse de la structure tridimension- organiques par les êtres vivants sert à de mul- nelle de la protéine, nous chercherons éga- tiples fonctions. Elle peut être transformée en lement à comprendre comment certains énergie thermique, en énergie mécanique, en acides aminés influent sur les propriétés énergie électrique, voire en énergie lumineuse. de la GFP sans directement faire parte du chromophore. Ce type d’approche a per- Cette dernière propriété est plus répandue mis d’obtenir des protéines fluorescentes de qu’on ne le pense en général puisqu’elle existe nombreuses couleurs. chez plusieurs centaines d’espèces vivantes aussi diverses que des bactéries, des champi- Organisation Différentes protéines GFP sont purifiées gnons et des animaux. et leurs caractéristiques spectrales étudiées Les 10 séances du module Bioluminescence Nous nous intéressons ensuite à la GFP. En en mesurant leurs spectres d’absorption et s’organisent autour de 3 thématiques : utilisant des techniques classiques de biolo- d’émission. Objectifs ❯ Bioingénierie des protéines : introduction gie moléculaire, nous introduisons le gène aux techniques de biologie moléculaire de la GFP dans un plasmide pour permettre Enfin, nous étudierons la localisation cel- Dans ce module expérimental, nous étu- et de microbiologie pour la construction sa surexpression chez la bactérie Escherichia lulaire d’une protéine clé de la réplication dierons particulièrement la protéine verte d’un vecteur d’expression de la GFP, une coli. fusionnée à la GFP au sein de cellules fluorescente (GFP) de la méduse du paci- mutagénèse dirigée du gène de la gfp, la vivantes de l’archée, H. volcanii, comme fique Aequorea victoria. Nous utiliserons les transformation des plasmides chez la bac- exemple de l’utilisation de la GFP comme outils de génie génétique, de biochimie et térie, et la purification de la GFP à partir outil en imagerie cellulaire. de biophysique pour comprendre l’origine des bactéries. de cette fluorescence et comment l’exploiter dans divers domaines biotechnologiques. ❯ Étude des caractéristiques biochimiques et optiques de la GFP et de ses mutants, La luciférine de la queue de luciole Luciola analyse structure-fonction, et exemple lusitanica sera aussi abordée pour com- d’application de la GFP dans l’imagerie prendre l’origine et le mécanisme de sa cellulaire chez l’archée Haloferax volcanii. bioluminescence. ❯ Introduction au système luciférine/lucifé- rase des lucioles.
18 19 BIO BIO MODAL MODAL Les anticorps : de la défense Imagerie intracellulaire immunitaire au diagnostique clinique Cédric Bouzigues Anatole Chessel cedric.bouzigues@polytechnique.edu anatole.chessel@polytechnique.edu Pierre-Damien Coureux pierre-damien.coureux@polytechnique.edu Objectifs Organisation Objectifs L’expression d’une protéine de coiffe des ❯ Les anticorps, molécules centrales dans la ❯ L es premières séances du Modal consti- L’organisation et la dynamique du cytos- microtubules (EB3) fusionnée à une GFP réponse immunitaire de type humorale, tuent un travail suivi au cours duquel les quelette jouent un rôle essentiel dans de permet d’observer la dynamique des micro- jouent un rôle essentiel dans la préven- anticorps sont purifiés à partir d’un sérum nombreux processus de la vie de la cellule tubules et de mesurer leurs vitesses de poly- tion des infections. De plus, grâce à leur puis caractérisés par diverses méthodes eucaryotes, comme la migration, la division mérisation et la durée de vie de leurs coiffes. caractérisation précise, ils sont également biochimiques. Les propriétés des anti- ou le transport intracellulaire. L’objectif de Le film ci-contre montre deux cellules HeLa devenus des outils incontournables pour la corps polyclonaux et monoclonaux sont ce Modal est ainsi d’observer les différents transfectées par un plasmide EB3: GFP et recherche, le diagnostic médical et la thé- également mises en évidences. composants du cytosquelette (microtubule observée en microscopie de fluorescence. Les rapie, notamment anti-cancéreuse. ❯ L es autres séances sont ensuite orientées et filaments d’actine) à l’intérieur de cellules « comètes » sont les coiffes de microtubules ❯ Ce Modal a pour objectif de caractériser vers l’utilisation des anticorps en labora- humaines. Il est l’occasion d’introduire de individuels. les propriétés biochimiques des anticorps toire de recherche (Western blot) et en multiples techniques en biologie cellulaire ainsi que d’illustrer de plusieurs exemples diagnostic (test ELISA, test de grossesse). (culture de cellules humaines, immunocyto- L’identification des processus moléculaires l’utilisation des anticorps en recherche et chimie, transfection), en microscopie et en contrôlant la taille de la coiffe d’un micro- en diagnostic médical. modélisation numérique. tubule permet de construire un système ❯ L’utilisation d’un grand nombre de d’équations stochastiques déterminant son techniques classiques de biochimie et Organisation évolution. La figure ci-contre montre la com- de biologie font également de ce Modal Aperçu Les 10 journées de ce module s’organisent paraison des mesures expérimentales de la une excellente introduction au travail en autour de quatre thématiques : introduction durée de vie des coiffes comparées à leur pré- laboratoire. à la culture cellulaire, immunocytochimie et diction numérique. microscopie, expression et observation d’une protéine de fusion dans des cellules humaines, analyse d’image et modélisation numérique. Aperçu Le marquage de protéines choisies à l’aide d’anticorps spécifiques révélés par des fluoro- phores (immunocytochimie) permet de révéler leur organisation dans la cellule. L’image ci-contre montre une cellule HeLa avec les microtubules (vert), les filaments d’ac- tine (rouge) et le noyau (bleu) marqués.
20 21 BIO BIO MODAL Clonage d’un gène eucaryote dans une bactetie, expression, purification et caracterisation de l’enzyme Organisation Aperçu Les premières séances sont dédiées à la bio- Les méthodes modernes de la biologie molé- Roxane Lestini logie moléculaire (clonage) et à la microbio- culaire et de la biochimie permettent de roxane.lestini@polytechnique.edu logie (sélection des clones). pro- duire rapidement et en grande quantité des protéines d’intérêt pharmacologique. Les séances suivantes sont organisées autour L’utili- sation d’organismes à croissance de techniques de biochimie (purification rapide, les bactéries, et la construction de Ce modal permet aux étudiants de découvrir de la protéine d’intérêt) et d’enzymologie protéines de fusion seront appliquées pour les outils et les techniques clés, utilisées au (caractérisation de l’enzyme). la production de matériel nécessaire à la quo- tidien dans les laboratoires de biologie. détermination des caractéristiques fonc- tionnelles d’une enzyme. caments qui sont utilisés pour le traitement d’un spectre large de maladies : des cancers, des infections, l’arthrite rhumatoïde, la sclé- rose multiple et le lupus. Dans ce module expérimental, nous clone- Objectifs rons un gène eucaryote dans une bactérie, nous induirons son expression et purifierons La dihydrofolate réductase (DHFR) de la protéine ainsi produite. Enfin, un test la levure Saccharomyces cerevisiae est une enzymatique permettra de caractériser fonc- protéine essentielle conservée chez tous tionnellement la protéine purifiée. les eucaryotes. Grâce à son rôle clé dans la croissance cellulaire et dans le métabo- lisme, la DHFR a un intérêt pharmacolo- gique. Elle est la cible des quelques médi-
22 23 BIO BIO MODAL Aperçu Biologie synthétique design Une première étape sur ordinateur consis- tera en une introduction à la modélisation sés reposant sur le langage informatique Python. Des oscillateurs génétiques de et construction d’oscillateurs des réseaux génétiques et aux outils propo- complexité croissante seront étudiés. génétiques synthétiques Hannu Myllykallio Thomas Gaillard hannu.myllykallio@polytechnique.edu thomas.gaillard@polytechnique.edu La biologie synthétique a pour but la concep- fait appel aux méthodes et techniques sui- Le travail expérimental commencera par la conception des plasmides et des souches bacté- tion et la construction de formes de vie arti- vantes: modélisation des réseaux de gènes, riennes permettant d’implémenter le circuit de l’oscillateur génétique. Ces plasmides seront ficielles réalisant une fonction donnée. Les génie génétique, culture cellulaire, micros- construits par des techniques de génie génétique. réseaux de régulation de gènes sont des copie de fluorescence, analyse d’image. ensembles de gènes qui interagissent entre eux et avec d’autres molécules, via leurs produits d’expression, permettant un contrôle mutuel de leurs niveaux d’expression. Une approche possible de la biologie synthétique consiste à modifier des réseaux génétiques existants ou à en concevoir de nouveaux, ouvrant la voie au design de nouvelles fonctions biologiques. Les premiers succès ont été obtenus en 2000 avec la création d’un oscillateur cellulaire synthétique appelé le « répressilateur ». Parmi les autres réalisations, on peut citer un écosystème proie- prédateur, la génération de motifs multicellu- Les plasmides seront ensuite co-transformés dans une souche bactérienne. Les cellules laires, un capteur de lumière, un compteur, un seront cultivées. filtre passe-bande, un dispositif à mémoire et un détecteur de contours. La biologie synthé- tique est un domaine de recherche très actif Organisation avec de nombreuses applications potentielles. – Une partie des séances est consacrée à l’étude théorique et à la modélisation numérique des oscillateurs génétiques Objectifs synthétiques. Le but de ce Modal est l’étude et la fabrica- – L es autres séances sont consacrées à la tion d’oscillateurs génétiques synthétiques, réalisation expérimentale et à l’observa- Les oscillateurs génétiques qui auront été construits par les élèves seront observés par vidéo- c’est à dire des réseaux de gènes non natu- tion d’une souche bactérienne artificielle microscopie de fluorescence. Les données d’imagerie obtenues seront analysées et compa- rels ayant un comportement oscillant. Il incluant un réseau génétique oscillant. rées aux prédictions des modèles computationnels établis pendant le MODAL.
25 CHI MODAL CHIMIE Corinne Gosmini Bastien Nay Laboratoire de Chimie Moléculaire Laboratoire de Synthèse Organique corinne.gosmini@polytechnique.edu bastien.nay@ polytechnique.edu PÉRIODE Numerus DÉPARTEMENT THÈMES CODE clausus P1 P2 P3 CHIMIE CHI472A 2 15 A Synthèse organique et interfaces biologiques CHI473A 3 15 CHI472B 2 10 Chimie pour l'énergie et le développement B durable CHI473B 3 10 CHI 472C 2 10 C Matériaux innovants CHI 473C 3 10
26 27 CHI CHI MODAL Synthèse organique et interfaces biologiques Corinne Gosmini Bastien Nay Laboratoire de Chimie Moléculaire Laboratoire de Synthèse Organique corinne.gosmini@polytechnique.edu bastien.nay@polytechnique.edu Contenu de l’enseignement Les modules expérimentaux de chimie derniers sujets de modal proposés dans CHI472A et CHI473A proposent de s’ini- les laboratoires, les exemples suivants sont CHI472A et CHI473A CHI472A tier à la recherche en synthèse organique représentatifs : et de se familiariser avec les diverses tech- ❯ S ynthèse d'outils moléculaires photo- La synthèse organique bénéficie du déve- ❯ Période 2, de novembre à février niques de chimie organique. A travers des commutables pour le contrôle de proces- loppement permanent de nouvelles réac- (10 séances de 6 heures). projets de recherche souvent exploratoires, sus biologiques par la lumière. tions mises au point au laboratoire et de les élèves mettront en application les ❯ Catalyse au cobalt : application à l'étude des mécanismes réactionnels asso- ❯ Présentation des différents sujets en connaissances théoriques vues en cours. Les la synthèse d’un produit d’intérêt ciés. Grâce à des stratégies innovantes, janvier. projets proposés sont variés et concernent pharmaceutique. elle permet la préparation de molécules des domaines divers tels que le développe- ❯ Synthèse totale biomimétiques de subs- complexes utilisables pour des applica- ment de nouvelles méthodes de synthèse, tances naturelles. tions variées en biologie, notamment en CHI473A la catalyse, la synthèse totale, ou la chimie ❯ Synthèse totale de la kingianine, subs- médecine avec la synthèse de nouveaux médicinale en vue de la production de tance naturelle anticancéreuse. médicaments ou d'outils diagnostics. D'un ❯ Période 3, de février à mai molécules d'intérêt biologique. Parmi les point de vue plus général, toute molécule (10 séances de 6 heures). interagissant avec une cible biologique peut aussi être utilisée comme outil d'investiga- ❯ Présentation des différents sujets en mars. tion dans des approches chémobiologiques pour l'étude des mécanismes cellulaires. Ce MODAL permettra aux élèves de participer Lieu d’enseignement aux recherches menées dans ces domaines au sein du département de chimie de l'X. ❯ L aboratoires de travaux expérimentaux de chimie (TREX) : Aile 5, 2e étage, bâti- ment recherche. Période du MODAL de chimie ❯ L es séances peuvent avoir lieu dans les Le jour de réalisation du modal peut être laboratoires de recherche du département adapté en cas d'incompatibilité avec un de chimie. autre cours. Contacter les responsables du modal dans les meilleurs délais.
28 29 CHI CHI ❯ Réactions multicomposants pour la Les différentes techniques de manipulation Déroulement Prérequis synthèse de fongicides. qui seront abordées durant ces MODAL, et Suivre au moins un des 3 cours de chimie les méthodes d’analyse spectroscopiques et Les élèves choisissent leur sujet de recherche proposés en 2e année (CHI421, CHI431 ou ❯ Cycloadditions et réarrangement de chromatographiques comprendront : après la séance de présentation des projets CHI451). rétro-Claisen appliquées en synthèse MODAL. Ils travaillent en binômes ou tri- totale. ❯ Des réactions sous atmosphère inerte et nômes, sous l'encadrement d'un moniteur, leur suivi d’avancements. durant 9 ou 10 séances (selon les années). ❯ Fonctionnalisation tardive de noyaux Le travail donne lieu à la rédaction d’un hétérocycliques vers de nouveaux ❯ L es techniques de séparation et de puri- rapport puis d'une soutenance orale com- antibiotiques. fication : extraction, purification par mune par bi/trinôme avec questions. distillation, cristallisation, chromatogra- phie (en phase gazeuse : GC ; ou liquide : HPLC). Évaluation ❯ L'analyse structurale par résonance L’évaluation tient compte des manipula- magnétique nucléaire, spectrométrie tions expérimentales, du rapport et de la de masse, diffractométrie aux rayons soutenance. La note de l’encadrant est prise X, spectroscopies infrarouge, UV et en compte. polarimétrie.
30 31 CHI CHI MODAL Chimie pour l'énergie et le développement durable Corinne Gosmini Bastien Nay Laboratoire de Chimie Moléculaire Laboratoire de Synthèse Organique corinne.gosmini@polytechnique.edu bastien.nay@polytechnique.edu Contenu de l’enseignement CHI472B et CHI473B CHI472B Les modules expérimentaux de chimie L’étude et l’optimisation du cycle de vie de ❯ Période 2, de novembre à février pour l’énergie et le développement durable la matière, objets courants de la vie quo- (10 séances de 6 heures). proposent une initiation à la recherche tidienne ou matériaux spécifiques pour réalisée dans les laboratoires de l’X autour l’énergie, sont indissociables de la chimie. ❯ Présentation des différents sujets en de ces thématiques. Celles-ci sont larges Si leur propriétés répondent aux besoins janvier. et concernent à la fois des sujets focali- sociétaux actuels, notamment en four- sés sur i) la chimie moléculaire organique nissant des solutions aux grands défis de et organométallique (catalyse, économie ce siècle liés à la consommation (stockage CHI473B d’atomes en chimie organique, transfor- d'énergie, nouveaux procédés éco-compa- mation de petites molécules polluantes, tibles), il est cependant nécessaire d’adapter ❯ Période 3, de février à mai production d’hydrogène à partir de déchets leur conception (production et recyclage) (10 séances de 6 heures). d’origine alimentaire), ii) de la chimie ana- ❯ A nalyse d'électrocatalyseurs à base pour garantir des voies sobres de fabrica- lytique pour l’environnement (analyses de d'oxyde d'iridium par électrochimie. tion et de retraitement. Ce MODAL pro- ❯ Présentation des différents sujets en mars. matrices complexes par spectrométrie de pose aux élèves de participer aux recherches masse, photo-dégradation de polluants, ❯ Synthèse et caractérisation de complexes menées sur l'X en chimie pour trouver des valorisation de déchets par électrochimie) hétérobimétalliques Iridium-Lanthanide. solutions dans le domaine de l'énergie et du Lieu d’enseignement et iii) l’étude de matériaux pour la dépol- développement durable. lution et le stockage de l’énergie (batteries, ❯ Réactions multicomposants pour l'éco- ❯ L aboratoires de travaux expérimentaux photovoltaïque). nomie d'atomes et d'étapes. de chimie (TREX) : Aile 5, 2e étage, bâti- Période du MODAL de chimie ment recherche. Parmi les derniers sujets de modal proposés ❯ Synthèse de photo-catalyseurs pour la dans les laboratoires, les exemples suivants production d’hydrogène à partir d’acide Le jour de réalisation du modal peut être ❯ L es séances peuvent avoir lieu dans les sont représentatifs : gras d’origine alimentaire. adapté en cas d'incompatibilité avec un laboratoires de recherche du département autre cours. Contacter les responsables du de chimie. ❯ Synthèse de ligands de métaux et de ❯ Dépolymérisation de la lignine (déchets modal dans les meilleurs délais. NHC pour la catalyse. du bois) par électrochimie.
32 33 CHI CHI ❯ Transformation et valorisation du Les différentes techniques de manipulation ❯ L es techniques d'électrochimie. Évaluation monoxyde de carbone et du dioxyde de qui seront abordées durant ces MODAL, et carbone. les méthodes d’analyse spectroscopiques et ❯L 'analyse structurale par résonance magné- L’évaluation tient compte des manipula- chromatographiques comprendront : tique nucléaire, spectrométrie de masse, tions expérimentales, du rapport et de la ❯ Étude de la photo-dégradation de pol- diffractométrie aux rayons X, spectrosco- soutenance. La note de l’encadrant est prise luants en milieu aqueux. ❯D es réactions sous atmosphère inerte et pies infrarouge, UV et polarimétrie. en compte. leur suivi d’avancements. ❯ A nalyse de matrices complexes par spec- trométrie de masse ❯T ravail sur « Schlenk line » et en boite à Prérequis gants. Déroulement Suivre au moins un des 3 cours de chimie proposés en 2e année (CHI421, CHI431 ou ❯L es techniques de séparation et de purifi- Les élèves choisissent leur sujet de recherche CHI451). cation : extraction, purification par distil- après la séance de présentation des projets lation, cristallisation, chromatographie. MODAL. Ils travaillent en binômes ou tri- nômes, sous l'encadrement d'un moniteur, durant 9 ou 10 séances (selon les années). Le travail donne lieu à la rédaction d’un rapport puis d'une soutenance orale com- mune par bi/trinôme avec questions.
34 35 CHI CHI MODAL Matériaux innovants Corinne Gosmini Bastien Nay Laboratoire de Chimie Moléculaire Laboratoire de Synthèse Organique corinne.gosmini@polytechnique.edu bastien.nay@polytechnique.edu CHI472C et CHI473C Période du MODAL de chimie CHI472C Contenu de l’enseignement Le développement de nouveaux matériaux Le jour de réalisation du modal peut être ❯ Période 2, de novembre à février Les modules expérimentaux de chimie est une étape préliminaire à bon nombre adapté en cas d'incompatibilité avec un (10 séances de 6 heures). CHI472C et CHI473C proposent de s’ini- de développements technologiques. On autre cours. Contacter les responsables du tier à la recherche en chimie des matériaux peut citer par exemple le développement modal dans les meilleurs délais. ❯ Présentation des différents sujets en et de se familiariser avec les diverses tech- de la fibre optique, les nouveaux éclairages janvier. niques de laboratoire. A travers des pro- par LEDs, les nouveaux matériaux pour jets de recherche souvent exploratoires, les batteries etc. La chimie y joue un rôle fon- élèves mettront en application les connais- damental pour pouvoir élaborer des maté- CHI473C sances théoriques vues en cours. Les projets riaux sans cesse plus innovants (matériaux proposés sont variés et incluent les diffé- intelligents, biomimétiques, répondant ❯ Période 3, de février à mai rentes étapes de mise au point de matériaux à des stimuli extérieurs etc.) en jouant (10 séances de 6 heures). innovant : conception et fabrication des sur leurs compositions mais aussi sur leur matériaux, caractérisations par des tech- structure qu’elle soit locale (amorphe, cris- ❯ Présentation des différents sujets en mars. niques de pointe (diffraction des rayons tallin…) ou à des échelles plus importantes, X, microscopie électronique…), mesure du nanomètre au centimètre voire plus. Les des propriétés physiques en lien avec leurs aspects de mise en forme sont également Lieu d’enseignement applications potentielles. très importants pour passer du matériau au dispositif concret ou à l’objet. ❯ L aboratoires de travaux expérimentaux Parmi les derniers sujets de modal proposés de chimie (TREX) : Aile 5, 2e étage, bâti- dans les laboratoires, les exemples suivants Ce MODAL propose aux élèves de par- ment recherche. sont représentatifs : ticiper aux recherches menées sur l'X en chimie afin de créer de nouveaux matériaux ❯ L es séances peuvent avoir lieu dans les ❯ Nanoparticules de terres rares multifonc- aux propriétés inédites. laboratoires de recherche du département tionnelles : Lien entre microstructure et de chimie. propriétés macroscopiques. ❯ Synthèse de nanoparticules fluorescentes pour la biologie et la médecine.
36 37 CHI CHI ❯ Synthèse de nanocristaux de bronze de ❯M ise en œuvre de caractérisations spec- Déroulement Prérequis tungstène dopé césium pour le contrôle troscopiques (luminescence, absorption, Suivre au moins un des 3 cours de chimie solaire. diffusion, RMN…) Les élèves choisissent leur sujet de recherche proposés en 2e année (CHI421, CHI431 ou après la séance de présentation des projets CHI451). ❯ Synthèse de verres par procédés basses ❯M esure de propriétés physiques, notam- MODAL. Ils travaillent en binômes ou tri- températures. ment dans le domaine de l’optique et nômes, sous l'encadrement d'un moniteur, du transport (caractère conducteur ou durant 9 ou 10 séances (selon les années). ❯ Mise au point d’une technique de carac- semi-conducteur) Le travail donne lieu à la rédaction d’un térisation de matériaux dopés par RMN rapport puis d'une soutenance orale com- du solide. mune par bi/trinôme avec questions. ❯ Synthèse et étude de fluides à propriétés magnétiques. Évaluation ❯ Élaboration de cristaux liquides inorganiques. L’évaluation tient compte des manipula- tions expérimentales, du rapport et de la soutenance. La note de l’encadrant est prise Les différentes techniques de manipulation en compte. qui seront abordées durant ces MODAL, et les méthodes d’analyse comprendront : ❯ Synthèse de nanoparticules par chimie des colloïdes. ❯ Élaboration de verres en couches minces par des techniques de chimie douce (chimie par voie sol-gel). ❯ Elaboration de verres et céramiques par réactions en fours hautes températures. ❯ Mise en œuvre de caractérisations struc- turales (diffraction des rayons X, micros- copie électronique à balayage ou en transmission).
39 ECO MODAL ÉCONOMIE Agustin Perez-Barahona agustinperezbarahona@gmail.com PÉRIODE Numerus DÉPARTEMENT THÈMES CODE clausus P1 P2 P3 471 472 473 ÉCONOMIE Economic Analysis of the US Endangered 12 A ECO473A 3 Species Program (6 binômes)
40 41 ECO ECO MODAL Economic Analysis of the US Endangered Species Program Agustin Perez-Barahona agustinperezbarahona@gmail.com ECO473A The purpose of this project is to analyze the cies. These data will be then be combined allocation of funding across species and the to statistically estimate the determinants of Période 3 success of this spending in terms of resul- listing and the success of funding and pro- Economic Analysis of the US Endangered ting in a delisting of the species. The tasks gram creation on delisting of species. Species Program involved will entail background research on The Endangered Species Act (ESA) was the ESA and its individual aspects in gene- signed on December 28, 1973 and pro- ral and for specific species, gathering data vides for the conservation of species that tened if it is likely to become an endange- on spending and listing/delisting of spe- are endangered or threatened throughout red species within the foreseeable future. all or a significant portion of its range, For each listed species the government is and the conservation of the ecosystems on required to develop and fund a preserva- which they depend. The ESA replaced the tion plan that includes habitat restoration, Endangered Species Conservation Act of species status surveys, public education and 1969; it has been amended several times. outreach, captive propagation and reintro- A “species” is considered endangered if it is duction, nesting surveys, genetic studies in danger of extinction (throughout all or a and development of management plans. significant portion of its range) and threa-
43 HSS MODAL HUMANITÉS ET SCIENCES SOCIALES Frédéric Brechenmacher frederic.brechenmacher@polytechnique.edu HUMANITÉS ET SCIENCES SOCIALES Sciences et sociétés : approches philoso- phiques, historiques A HSS472A 2 25 et sociologiques sur les évolutions des sciences et des techniques HSS Ce MODAL sera mené au LinX : Labora- débats très vifs que suscitent aujourd’hui toire interdiscipline de l’X : recherches en l’innovation, l’éthique, le développement humanités et sciences sociales. Fondé en durable ou encore la démocratie témoignent 2014, ce laboratoire analyse les relations bien des limites du modèle disciplinaire qui entre sciences, technologies et sociétés en a structuré l’organisation des savoirs au croisant les expertises de différents champs xxe siècle. Afin de relever le défi que lance des sciences humaines et sociales. la conception de nouvelles configurations des savoirs à la mesure de ces enjeux, le Les interactions entre les sciences et les LinX favorise le décentrement de ques- sociétés contemporaines relèvent plus sou- tionnements provenant de champs aussi vent d’enjeux transversaux qu’elles ne font différents que les sciences et technologies, l’objet d’une discipline bien délimitée. Les la démocratie contemporaine, les mondes
44 45 HSS HSS des représentations littéraires et de l’art, les L’objectif de cet enseignement de MODAL Thématiques envisagées : relations internationales, le droit, etc. est de faire pratiquer aux élèves un travail de recherche bien délimité en lien avec les ❯ P hilosophie. ❯ S ciences cognitives. Comment créations et innovations travaux en cours dans le laboratoire LinX. émergent-elles ? Il s’agira donc d’un travail inédit sur les ❯H istoire des sciences et des techniques ❯A rchitecture, urbanisme et développe- relations entre sciences, techniques et socié- (XVIIIe-XXIe siècles). Pour cette théma- ment durable. Dans quels espaces et quelles temporalités tés ; les sujets proposés changeront chaque tiques, les travaux pourront s’appuyer circulent-elles ? année. sur les très riches collections historiques ❯ S ociologie de l’énergie et du développe- de l’École polytechnique (manuscrits, ment durable. Il n’est pas rare que les pratiques scienti- En fonction du sujet choisi, les élèves seront ouvrages, périodiques, films, photogra- fiques et technologiques engendrent des amenés à pratiquer une véritable démarche phies, instruments anciens etc.). ❯O rganisations et cultures. temps et des espaces culturels spécifiques. de recherche en humanités et sciences Ce constat appelle à analyser avec une pro- sociales : constitution de sources empi- ❯H istoire politique et culturelle. fondeur historique les rythmes du présent, riques ainsi que d’un corpus de publica- la manière dont interfèrent temps social, tions de recherche sur la question, analyse ❯ Sciences et arts (arts plastiques, cinéma temps technologique et temps de l’expé- de ce matériau pour proposer des résultats etc.). rience. Quels sont, par exemple, les liens originaux et étayés, lien entre la littérature entre les phénomènes d’« accélération » et existante et ces résultats. Les élèves seront ❯G éopolitique et analyse de conflits. de modernité, de la découverte du prin- notamment amenés à s’approprier des pro- cipe d’inertie à l’informatisation des outils blématiques d’une ou plusieurs disciplines de la finance ? Quels sont les problèmes telles que l’histoire, la philosophie et la politiques posés par cette condensation sociologie. du temps ? Quelles sont les nouvelles phy- sionomies du lien social dans un réel qui Les élèves pourront travailler par binôme et bouscule les représentations classiques des seront guidés par un chercheur, un docto- frontières, entre disciplines comme entre rant ou un post-doctorant du laboratoire. sciences et sociétés ?
47 INF MODAL INFORMATIQUE Philippe Chassignet philippe.chassignet@polytechnique.edu PÉRIODE Numerus CODE P1 P2 P3 clausus C Connected Objects and the Internet of Things (IoT) INF471C 1 24 voir modalités S ACM-ICPC SWERC training INF471S 1 d'inscription p. 51 T Tablettes et smartphones INF471T 1 24 INF471W 1 48 W Applications Web INF472W 2 48 B Algorithmes pour les séquences Bioinformatique INF472B 2 16 D Distributed applications INF472D 2 24 R Robots et drones INF472R 2 18 A Algorithms and Competitive Programming INF473A 3 24 G Graphe Global Géant INF473G 3 18 J Conception et développement d'un Jeu vidéo INF473J 3 18 L Programmer dans le Langage du vivant INF473L 3 16 N Algorithmique pour les Nanosciences INF473N 3 24 V Deep Learning in Computer Vision INF473V 3 30 X Cybersecurity – the hacking Xperience INF473X 3 48
48 49 INF INF De notre smartphone à un robot, des images à L’offre de thématiques pour 2018-2019 est Les pages qui suivent vous donneront un ❯ p rofiter d’un encadrement conséquent la maîtrise des réseaux, du web à la compré- la suivante : aperçu des sujets abordés dans chacune pour réaliser le projet de programma- hension des séquences biologiques, ou également de ces thématiques. Faites attention, sauf tion qui est un prérequis pour le PA pour la manipulation de concepts mathéma- en ce qui concerne la thématique Web qui Informatique, tiques, les applications modernes exigent des Période 1 est proposée aux périodes 1 et 2, toutes les algorithmes efficaces et aussi des programmes onnected Objects and the INF471C – C autres thématiques ne sont proposées que ❯ traiter, peut être pour la première fois, un bien adaptés. Il existe des bibliothèques spé- Internet of Things (IoT). sur une seule période. problème non scolaire, cialisées et très sophistiquées qui permettent de INF471S – ACM-ICPC SWERC training. gagner beaucoup de temps dans la conception, INF471T – Tablettes et smartphones. Si vous hésitez encore, voici quelques bonnes ❯ c omprendre comment fonctionnent les mais leur compréhension théorique et leur utili- INF471W – Applications Web. raisons pour placer les thématiques du modal outils que chacun croise tous les jours, sation optimale introduisent de nouveaux défis. informatique en tête de vos choix : Dans le cadre restreint du modal, vous devrez ❯ a ppliquer et consolider, dans un cadre ❯ p réparer un projet de création de startup choisir un sujet particulier que vous appro- Période 2 expérimental, les connaissances acquises à court terme, les exemples existent. fondirez par la réalisation d’un projet de pro- INF472W – Applications Web. aux trimestres précédents, grammation, de préférence en binôme. INF472B – A lgorithmes pour les séquences Biologiques. ❯ d écouvrir les richesses d’un domaine par Dans tous les cas, les compétences que vous INF472D – Distributed applications. simple curiosité intellectuelle ou pour allez acquérir seront similaires : approche INF472R – Robots et Drones mieux préparer votre projet de 3A et 4A, expérimentale dans la modélisation d’un problème issu du réel, acquisition de complé- ments théoriques, apprentissage de technolo- Période 3 gies complexes, rigueur et précision indispen- INF473A – A lgorithms and Competitive sables pour aboutir à une réalisation. Programming. INF473G – Graphe Global Géant. Votre choix se fera en deux étapes. Dans un INF473J – Conception et développement premier temps, vous devez choisir une thé- d'un Jeu vidéo matique. La définition précise d’un sujet, se INF473L – Programmer dans le Langage fera ensuite lors des premières semaines du du vivant. modal, en accord avec la thématique choisie INF473N – A lgorithmique pour les et les exigences pédagogiques, après avoir pris Nanosciences. la mesure de quelques problèmes intéressants INF473V – Deep Learning in Computer et des difficultés auxquelles vous attendre. Vision (nouveau). INF473X – Cybersecurity – the hacking Xperience.
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