Filière Recherche DFASP2

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L’UE Pratique des SIG consiste en une formation à la pratique des Systèmes d’Information Géographique, intégrant les concepts de base concernant l’information géographique et la maitrise du logiciel libre QGIS. La majorité de l’UE est consacrée à une initiation par une alternance de cours et d’exercices pratiques. Un projet cartographique de synthèse personnalisé permet aux étudiants en fin d’UE de remobiliser les concepts vus précédemment. Une conférence introductive avec des professionnels permet une mise en perspective de l'intérêt des approches SIG en hydrologie générale.

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L’objectif général de cette UE est l’approfondissement des concepts nécessaires à l’étude des interactions symbiotiques qu’elles soient parasitaires ou mutualistes. Pour cela nous aborderons les spécificités mais également l’ubiquité du mode de vie parasitaire dans l’arbre du vivant. Les mécanismes de défense des organismes hôtes, les notions de favorisation et de manipulation, les conséquences des interactions hôtes-symbiotes sur les traits d’histoire de vie ainsi que l’influence de ces interactions dans la diversification des organismes seront abordés.

Les travaux pratiques seront l’occasion d’approfondir ces concepts sur certains modèles majeurs d’interactions impliquant des symbiotes (virus, bactéries, eucaryotes unicellulaires et pluricellulaires) et des hôtes (uni- et pluricellulaires) variés.

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Cette UE vise à renforcer et à illustrer les connaissances acquises dans l’UE «Molecular Bases of Infectious Diseases» par analyse de publications scientifiques sur des thématiques d’infectiologie. Les publications utilisant une variété d’approches moléculaires et cellulaires en Bactériologie, Parasitologie et Virologie (des plus classiques aux plus récentes) sont analysées avec les étudiants.

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Les comportements qu’ils soient déterminés par des processus conscients ou inconscients reposent sur des substratums neurobiologiques complexes.Ils sont en effet sous-tendus par des modifications moléculaires et cellulaires au sein du système nerveux modulant des réseaux neuronaux à l’origine de processus moteurs et émotionnels qui sont liés à la mémoire de l’individu. Ces processus sont fondamentaux pour permettre à l’organisme d’élaborer une réponse comportementale intégrée en étroite interaction avec son environnement assurant alors adaptation et survie de l’individu et de son espèce.

Les thèmes abordés dans l’UE Neurobiologie des comportements seront les suivants:

-Gène–comportement

La relation entre génotype et phénotype -Impact de l’environnement –Processus attentionnels/Planification du mouvement -Troubles du comportement (aspects génétique et environnemental)

-Mémoire et plasticité synaptique

Approches méthodologiques d’étude de la plasticité synaptique: électrophysiologie, optogénétique, modèles animaux, tests comportementaux-Facteurs régulateurs de la plasticité synaptique dont génétiques et épigénétiques-Relation plasticité/mémoire-Neurobiologie de la mémoire, de l’oubli et de la reconsolidation

-Neurobiologie des émotions

Substrats neurobiologiques des émotions -Fonctions des émotions -Désadaptation : Aspects pathologiques : Troubles émotionnels

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Une gestion et une protection optimisées des ressources en eau (de surface ou souterraine) nécessite la prise en compte de la qualité des eaux. L’évaluation de l’état qualitatif des masses d’eau, notamment en regard des cadres législatifs en vigueur, repose sur des critères précis de qualité chimiques et microbiologiques, ainsi que des normes adaptées aux types d’usages envisagés pour ces ressources.

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Cette unité d’enseignement est mutualisée pour les étudiants MI du Master Chimie : parcours ICAP P1, ICAP P2, MAT P1, MAT P2, BM (semestre S2). Les sujets suivants seront traités :

• Les 12 Principes de la Chimie Vertes et les unités de mesure en Chimie Verte ;
• Stratégies de synthèse en chimie durable ;
• Solvant alternatifs ou éco-compatibles pour la synthèse et l’extraction ;
• Techniques d’activation non-conventionnelles et applications.

CM :  13

TD :   7 H

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Le programme propose une remise à niveau des connaissance et une étude approfondie des grands concepts et méthodologies de la biologie cellulaire, organisée autour de différents thèmes:

1.Cytosquelette:Introduction aux différents types de cytosquelette. Propriétés de polymérisation de l’actine et de la tubuline. Protéines associées au cytosquelette et régulant la polymérisation. Moteurs moléculaires. Principes de migration cellulaire.

2.Adhérence Cellulaire & Signalisation:Structuresadhésivescellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire, leur organisationmoléculaire et dynamique. Fonctions et régulations durant le développement et la pathogénèse. Régulation par voies de signalisation. Mécanotransduction.

3.Adressage et trafic cellulaire: Ubiquitination et protéasome. Adressage vers les compartiments subcellulaires, voies d’endocytose et de sécrétion. Les bases moléculaires du transport vésiculaire, bourgeonnement, fusion, moteurs moléculaires. Signalisation dans le trafic membranaire, maladies génétiques liées au trafic et détournement par les pathogènes.

4.Cycle cellulaire:Introduction historique. Régulation moléculaire du cycle cellulaire. Le fuseau mitotique, dynamique des microtubules et moteurs moléculaires, mécanismes d’attachement des chromosomes, points de contrôle (checkpoints), régulation de la sortie de mitose et la cytokinèse. Dérèglements mitotiques associés aux cellules cancéreuses.

5.Cellules souches: différentiation cellulaire, toti-, pluri-etmultipotence, cellules souches embryonnaires, adultes et cancéreuses.

6.Mort cellulaire programmée: Apoptose, autophagie, nécrose. Étapes et modalités de l'apoptose, voies de signalisation impliquées. Rôle dans le maintien de l'homéostasie. Conséquences physiopathologiques d'une dérégulation de la mort cellulaire programmée.

Différents modèles d’étude sont présentés, afin d’introduire l’importance de l’apport de la diversité biologique dans la découverte des mécanismes cellulaires et moléculaires, ainsi que dans la compréhension des pathologies humaines.

The program offers a refresher of knowledge and an in-depth study of the major concepts and methodologies of cell biology, organized around different themes:

1. Cytoskeleton: Introduction to the different types of cytoskeleton. Polymerization properties of actin and tubulin. Proteins associated with the cytoskeleton and regulating polymerization. Molecular motors. Principles of cell migration.

2. Cellular Adhesion & Signaling: Cell-cell and extracellular cell-matrix adhesive structures, their molecular and dynamic organization. Functions and regulations during development and pathogenesis. Regulation by signaling channels. Mechanotransduction.

3. Addressing and cell traffic: Ubiquitination and proteasome. Addressing to subcellular compartments, endocytosis and secretion pathways. The molecular bases of vesicular transport, budding, fusion, molecular motors. Signaling in membrane trafficking, genetic diseases linked to trafficking and diversion by pathogens.

4. Cell cycle: Historical introduction. Molecular regulation of the cell cycle. The mitotic spindle, microtubule and molecular motor dynamics, chromosome attachment mechanisms, checkpoints, regulation of mitosis output and cytokinesis. Mitotic disorders associated with cancer cells.

5. Stem cells: cell differentiation, toti-, pluri-and multipotency, embryonic, adult and cancer stem cells.

6. Programmed cell death: Apoptosis, autophagy, necrosis. Stages and modalities of apoptosis, signaling pathways involved. Role in maintaining homeostasis. Physiopathological consequences of deregulation of programmed cell death.

Different study models are presented, in order to introduce the importance of the contribution of biological diversity in the discovery of cellular and molecular mechanisms, as well as in the understanding of human pathologies

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Cette UE est composée principalement de cours théoriques traitant des aspects moléculaires des maladies infectieuses (bactériologie, virologie, parasitologie)

Bactériologie : La nature des agents infectieux. Les méthodes d’études de la pathogénie (technologies d’études in vivo in vitro, in silico et post génomique) Les stratégies des bactéries pathogènes pour survivre dans les organismes  : Adhésion des bactéries aux cellules eucaryotes, variation antigénique et variation de phases, invasion des cellules eucaryotes non phagocytaires, mécanismes de résistance à la phagocytose, mécanismes de survie des bactéries dans les cellules phagocytaires, gestion de la perméabilité membranaire, systèmes de sécrétions bactériens (type I, II, III, IV, V, et VI), mécanismes d’acquisition du fer, exotoxines bactériennes, bio-films bactérien, exemples de régulations environnementales (Thermo-regulation, Quorum sensing…).

Parasitologie : Organisation et Physiologie cellulaire des pathogènes majeurs au sein des Eucaryotes unicellulaires parasites (invasion et modification de la cellule hôte ; particularités métaboliques et cibles thérapeutiques) ; Génétique et Biologie moléculaire (organisation du génome, variation antigénique) ; Physiopathologie et échappement à la réponse immunitaire

Virologie : Mécanismes moléculaire du cycle virale; Expression des génomes viraux ; Transformation par les virus ; Stratégie de réplication des virus ; Plasticité des génomes viraux ; Importance structurale des virus dans l’interaction avec l’hôte; 

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1) Quel est le programme génétique qui sous-tend le développement du système nerveux? Ce cours met en évidence le type de décisions qui précisent progressivement le destin neural des cellules et assurent leur fonction nerveuse. Les différentes étapes considérées sont:

(i)la genèse du système nerveux

(ii)la spécification des neurones

(iii)la fonction nerveuse: guidance axonale et connectivité

(iv)le remodelage neuronal

2) Quels sont les interactions moléculaires, cellulaires et environnementales qui contrôlent le développement du système nerveux?

-La synaptogenèse et les grandes étapes du développement.

-Rôles des facteurs neurotrophiques

-Rôles de l’activité électrique

-Les périodes critiques

-Rôles des interactions neurones-cellules gliales.

-Cellules souches neuronales

3) Les pathologies du développement

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Teaching is done by teachers and/or researchers at the Faculties of Medicine, Sciences or Pharmacy, or at local research institutes.Course contents will be adapted to current scientific advances.

Teaching is organized in topics (lectures/tutorials, 4 to 5:30 hrs each);each includes an introduction and a seminar. In addition, for each topic, a group of students is in charge of presenting one or two recent scientific research articles.

Examples of subjects treated:

Immune adaptative responses, vaccination

Immune tolerance

Aging of the immune system

Metabolic regulation of the immune response

Immune response regulation by microbiota

Immune system-central nervous system interactions

Immunotherapy, therapeutic antibodies

The Unit is complemented by practical work by groups on a mini-research project that includes design of experiments, realization and analysis. Training is available in the use of flow cytometry data analysis software.Results are presented orally to the entire class.

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Dans le cadre de l’ingénierie des bioprocédés, la connaissance du métabolisme des catalyseurs (cellules, micro-organismes), est essentielle. L’UE sera dédiée à la description de la diversité des métabolites microbiens valorisables (métabolites primaires et secondaires) et des bioprocédés exploitant ces microorganismes afin de produire ces molécules.

Cette UE comprend des cours magistraux interactifs, des travaux dirigés et des mises en pratique (TP en salle informatique + travail personnel en mode projet par petit groupes)

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Les protéines sont maintenant largement utilisées comme outils thérapeutiques en santé humaine et animale. La connaissance des voies de synthèse des peptides et protéines, de leur repliement, de leurs éventuelles modifications post-traductionnelles est indispensable avant d’envisager toute biosynthèse de protéine thérapeutique. Les méthodes permettant de mieux caractériser ces protéines sont également essentielles pour garantir la qualité des protéines produites dans l’optique d’une utilisation thérapeutique ou industrielle. Les méthodes d’ingénierie des protéines destinées à améliorer leurs propriétés originales seront également abordées.

L’UE comprend des cours magistraux et des travaux dirigés, réalisés par des enseignants-chercheurs et des chercheurs.

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RMN :

La RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) en phase liquide est une méthode spectroscopique d'analyse incontournable pour le chimiste, permettant notamment de déterminer la structure de petites molécules organiques ou macromolécules en solution, l'étude des phénomènes dynamiques... Cette UE a pour objectif de comprendre les phénomènes mis en jeu dans cette technique et de les relier aux différentes informations structurales accessibles par cette méthode. Le but est d'être capable d'exploiter les données spectrales issues de cette analyse pour élucider la structure et la stéréochimie de molécules organiques ou les structures de polymères, ou encore, pour réaliser le suivi de réaction.

Diffraction des rayons X :

La diffraction des rayons X est une technique puissante et non-destructive de caractérisation de la structure cristalline des matériaux mais également, capable de fournir des informations cristallographiques et structurales comme les paramètres de maille et les positions des atomes. Ceci comprend tous les matériaux cristallisés comme les céramiques, les matériaux pour le stockage et la transformation de l’énergie et de l’information ainsi que les molécules organiques et les complexes métalliques (distances et angles interatomiques, stéréochimie (chiralité, stéréoisomérie…), liaisons intra et intermoléculaires…). L’objectif de cette UE est une initiation à la cristallographie et à la diffraction, dont le but est de comprendre le fonctionnement et les caractéristiques d’un diffractomètre à rayons X, ainsi qu’interpréter des diagrammes de diffraction (analyse structurale, paramètres de maille).

Volumes horaires* :

            CM : 10

            TD : 10

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Connaissance des techniques de chromatographie en phase gazeuse et de spectrométrie de masse avec ionisation par impact électronique et analyseur de masse quadripôlaire pour l’analyse de molécules organiques volatiles.

1) Analyses GC-MS de composés organiques volatils :

• Techniques d’ionisation par impact électronique (EI)
• Techniques d’ionisation chimique (CI)
• Techniques d’analyse quadripolaire (Q)
• Couplages GC/MS

2) Applications dans le cadre d’analyses en chimie organique, de caractérisation d’échantillons volatils.

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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L’enseignement de chimie médicinale a pour but d’initier les étudiants aux étapes clés dans le processus de mise au point de molécules présentant des activités biologiques. En particulier, un descriptif des interactions mis en jeu, la notion de pharmocophore, de bio-isostérie…, ainsi que des études de relation-structure-activité seront abordées permettant d’envisager les stratégies ainsi que les modifications structurales adéquates.

Volumes horaires* :

CM : 15 h

TD : 5 h

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Cette UE est séquencée suivant les activités suivantes : Premiers pas - Environnement de R ; Les structures de R ;  Les entrées-sorties dans R ; Les manipulations de structures R ; Les bases de l’algorithmique ; Les structures de programmation dans R ; Mini-Projet par groupe sur une fonction R à créer sur un problème ‘Eau’ appliqué

Objectifs* :

L'UE a pour objectifs 1) de présenter les bases du langage interprété d’un outils de l’ingénieur (environnement, structures, entrées-sorties, manipulations de structures, graphiques, programmation), 2) d’apporter les connaissances théoriques fondamentales permettant de créer ses propres fonctions et programmes sur des exemples pratiques en sciences de l’eau pour 3) que les étudiants soient autonomes pour poursuivre leur auto-formation et expertise sur R.

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L’enseignement est réalisé par des enseignants-chercheurs des UFR de médecine, sciences et pharmacie. Il est organisé en 42 h de cours et de travaux encadrés répartis en 7 thèmes (voir Syllabus) comprenant 2 séries de présentations d’articles ; 1 première série sur des articles proposés par les intervenants de chaque thème traité. Une deuxième série sur des articles au choix des étudiants. Les étudiants organisent un mini-colloque en fin d’UE où les articles sont présentés. Ils rédigent des brèves de ces articles pour la revue Medecine-Sciences.

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Connaissance des techniques les plus récentes de spectrométrie de masse pour l’analyse qualitative de molécules organiques et biomolécules.

1) Description des principes fondamentaux (Sciences et technologies des ions) :

-           Techniques d’ionisation

-           Techniques d’analyse

-           Spectrométrie de masse en tandem (MS/MS)

-           Couplages LC/MS et LC/MS/MS

2) Application dans le cadre d’analyses de biomolécules et de suivi de réactions de chimie organique.

Volumes horaires* :

CM : 15 H

TD : 5 H

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Cet enseignement a pour vocation d’enseigner la chromatographie en phase liquide et la chromatographie en phase gazeuse.

Volumes horaires* :

            CM :15h

            TD : 5h

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L’UE «Physiopathologie cellulaire et Cancer» a pour objectifde donner aux étudiantsun bagage de connaissances nécessaires au suivi du parcours «Cancer Biology» en M2. L’UE est organisée sous la forme de conférence avec une partie introductive suivie d’une partie sur les recherches actuelles dans les laboratoires. Les étudiants sont amenés à présenter un article scientifique à l’oral (en général par binôme).

The aim of the cellular pathophysiology and cancer teaching unit is to provide the scientific background necessary to follow the cancer biology M2 program.Each lecture is organized as a conference starting with a general introduction of the field and followed by a more specialized emphasis on research done in laboratories. Students have to prepare an oral presentation based on the analysis of a scientific article (generally in pair).

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Au sein des biotechnologies, les bioprocédés correspondent à la mise en œuvre industrielle des outils du vivant (que ce soit des enzymes, des microorganismes ou des cellules issues d’organismes supérieurs) pour la synthèse de produits d’intérêts. Dans cette unité d’enseignement (UE), un focus sera fait sur l’exploitation de catalyseurs microbiens et cellulaires. Les produits d’intérêt peuvent être par exemple des aliments fermentés (vin, bière, ...), des molécules énergétiques (bioéthanol, méthane, ...), des intermédiaires chimiques, ou encore des biomédicaments (vaccins, anticorps monoclonaux, facteurs de croissance...). Les connaissances, savoirs-faire et compétences acquis au cours de cette UE seront transposables à n’importe quel secteur d’activité en biotechnologies. Les exemples qui seront donnés correspondront aux débouchés visés par les deux formations (les mentions Agrosciences et Santé).

L’UE sera dédiée aux bioprocédés et à l’environnement dans laquelle la réaction biologique va être contrôlée (le bioréacteur). Le cours abordera aussi la question de la description et de la modélisation d’une réaction biologique avec notamment la présentation de la démarche appliquée en ingénierie des bioprocédés. Le reste de l’UE sera consacré à l’application de cette démarche à des réacteurs opérés en mode Batch (ou culture discontinue). Les autres modes opératoires seront couverts par l’UE de M2 HAV930V “Ingénierie des bioprocédés -continu et fed-batch”.

Cette UE comprend des cours magistraux interactifs, des travaux dirigés et des mises en pratique (TP en salle informatique + travail personnel en mode projet par petit groupes).

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Cette unité d’enseignement est dédiée à l’approfondissement des bases de chimie organique et de chimie de coordination vues en L3 et à l’acquisition de notions liées à l’ingénierie moléculaire et en chimie moléculaire. L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux et travaux dirigés. Les étudiants travailleront en amont de certains cours et travaux dirigés avec des documents de cours fournis permettant que les enseignements en cours et en TD puissent leur permettre d’être pleinement acteurs de la formation, de comprendre les notions présentées ainsi que les compétences à acquérir. Le programme de progression et les activités seront proposés. Pour les étudiants qui n’ont pas vu les bases élémentaires de la chimie de coordination et de la chimie organique, les documents seront mis à disposition.

Chimie de coordination : L’enseignement abordera les différents aspects des complexes de métaux de transition et des lanthanides, des matériaux moléculaires (complexes polynucléaire et polymères de coordination ayant de structures étendues (MOFs, etc.)) ainsi que leurs propriétés et applications. Les aspects structuraux, la description de la liaison, les propriétés, ainsi que les aspects liés à la stabilité et la réactivité seront abordés. Un accent sera mis sur l’effet de complexation et sur la stabilité des complexes des métaux, des lanthanides et des actinides avec certains ligands en vue d’applications dans les domaines biomédical (imagerie et thérapie), de la décontamination (domaine nucléaire), etc. Les propriétés électroniques (relaxivité, magnétisme) et optiques (absorption, luminescence) de ces complexes seront abordées et mises dans le contexte des applications dans divers domaines, tel que l’imagerie, l’électronique, les capteurs, etc.

Chimie Organique : L’enseignement s’appuie sur les connaissances acquises en Licence et abordera au travers d’une étude raisonnée les principaux mécanismes réactionnels de la chimie organique et permettra de donner un socle commun à l’ensemble des étudiants du Master Chimie. Les principaux processus (substitution, addition, élimination, transposition…) et leurs caractéristiques essentielles et applications aux séquences mécanistiques seront examinés. Ce cours doit permettre à l’étudiant de disposer d’outils généraux d’analyse des mécanismes (ioniques, radicalaires, concertés) pour appréhender ces mécanismes dans leur variété.

Volumes horaires* :

CM : 13 H

TD : 7 H

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Le cours est organisé en 3 grands chapitres avec une alternance de travaux dirigés appliqués à des problèmes d’ingénierie. Dans la première partie, après avoir décrit les grands réservoirs hydriques à l’échelle de la planète et de manière générale les principes élémentaires du cycle de l’eau, il aborde les effets des activités humaines sur ce cycle. La seconde partie est dédiée à la partie aérienne de ce cycle depuis les précipitations jusqu’à l’infiltration. La troisième partie s’intéresse aux aquifères et nappes d’eau souterraine en partant de l’échelle du pore jusqu’à celle du bassin d’alimentation.

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L’UE abordera d’abord les principales voies de communications entre les cellules normales et les voies de transduction intracellulaires, rencontrées dans les mécanismes physiologiques et neurophysiologiques.Ainsi, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) seront étudiés à savoir leur structure, fonction et modulations par des protéines d’interaction impliquée notamment dans le phénomène de désensibilisation. Les principales voies intracellulaires activées par les RCPGsmembranaires seront abordées (voies des MAPkinases, PI3kinase, etc...).

Ensuite, une part importante du cours portera sur le signal calcique et l’homeostasie du Ca2+; le Ca2+étant un signal ubiquitaire dans la signalisation cellulaire. L’homéostasie calcique sera étudiée notamment au cours de la réponse des lymphocytes après stimulation antigénique. Par ailleurs, la production des radicaux libres oxygénés, à l’origine du stress oxydant, est dépendante du Ca2+intracellulaire. Le rôle physiologique des radicaux libres sera abordé, ainsi que leur implication dans le stress oxydant. Dans ce contexte, les voies de protection contre le stress oxydant seront aussi étudiées.Le chapitre suivant abordera le système endocannabinoïde qui permet de récapituler tous les thèmes qui seront évoqués précédemment dans le cours. Le système endocannabinoïde est à l’origine de multiples régulations centrales et périphériques.

Enfin, deux autres thèmes seront abordés: la barrière hématoencéphalique qui permet d’évoquer la communication cellulaire de manière très intégrée entre deux milieux et la cellule -pancréatique dont l’activité est cruciale pour la régulation de la glycémie par la sécrétion d’insuline.

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-Une introduction générale de Biologie du développement

Comment les cellules construisent-elles un organisme animal pluricellulaire à partir d’un seul génome? Relation génotype/phénotype.

-Rappels d’analyse génétique

Nature des mutations(perte-de-fonction;gain-de-fonction), notion de «master gene», analyse clonale (génération de clones somatiques ou germinaux), notion d’autonomie cellulaire....

-Modèles et méthodes génétiques.

Etude des régions régulatrices, établissements de lignées transgéniques, enhancer trap, gènes rapporteurs (GFP, mCherry...) , organismes modèles (drosophile, c.elegans, souris ...).Utilisation des systèmes FLP/FRT, CRE-LOX, UAS-GAL4-GAL80, AttpP/B-PhiC31, CRISPR etc

-Information positionnelle, gènes à effets maternels et mise en place de l’assymétrie.

Modèles et mécanismes de l’information positionnelle =induction, expérience de Spemann et Mangold, centres organisateurs, notion de morphogène chez les invertébrés et chez les vertébrés

-Etablissement des axes: antéro-postérieur, dorso-ventral.

Cribles génétiques: gènes à effets maternels et gènes à effets zygotiques.La communication cellulaire et les voies de signalisation: dans l’établissement de l’axe dorso-ventral, dans la formation des membres, dans l’établissement du devenir cellulaire (quelques exemples: Système nerveux: processus d’inhibition latérale ...).

-La segmentation: les gènes gap, «pair rule» et de polarité segmentaire.

Segmentation chez les invertébrés et somitogenèse chez les vertébrés, aspects dynamiques (établissement et maintien).

-Signalisation et réseaux transcriptionnels

Régulations transcriptionnelles au cours du développement, les séquences régulatrices au cours de l’évolution, notion de réseaux géniques. Couplage transcription et voies de signalisation dans le destin cellulaire

-La mémoire des programmes transcriptionnel par mécanismes épigénétiques:

Les gènes homéotiques Hox et l’identité segmentaire.Notionsd’Evo-Devo.Les complexes Polycomb et Trithorax.

Implication de mécanismes épigénétiques au cours de la différenciation cellulaire

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