L3 - Biologie Des Plantes Pour L'agro-Environnement

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La bioinformatique est une discipline au carrefour de l'informatique, des mathématiques et des sciences de la vie. Elle repose notamment sur l'utilisation et le développement d'outils informatiques permettant d'analyser des données biologiques massives. A terme ces mégadonnées peuvent être organisées au sein de base de données interrogeables en ligne pour qu'un utilisateur puisse extraire des données pertinentes à une problématique biologique.

L'Unité d’Enseignement « Bioinformatique appliquée à la biologie de la plantes » a pour but de sensibiliser les étudiants à l'utilisation de bases de données et de proposer une première approche de l’exploration de données au travers du logiciel R.

La quasi-totalité des enseignements se feront sous la forme de cas pratiques en salle informatique en sous-groupe d'étudiants.

Dans une première partie, les étudiants apprendront les rudiments du langage informatique R permettant d'organiser et nettoyer leurs données brutes afin de les rendre pleinement exploitables pour des analyses ultérieures. Puis, ils devront apprendre à proposer des représentations graphiques explicites à partir de données biologiques. Une attention particulière sera donnée à la rédaction de scripts réutilisables et au choix des graphiques associés aux calculs en fonction de la question biologique.

Dans une seconde partie, les étudiants exploiteront des bases de données généralistes comme NCBI ou exclusivement consacrées à la plante modèle Arabidopsis (TAIR) pour réaliser des fouilles de données.

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Dans cette UE les étudiants pratiquent par groupe une recherche bibliographique sur un choix de plantes médicinales lors de travaux dirigés tuteurés afin d'identifier les biomolécules de la plante pouvant avoir des propriétés biologiques, voire pharmacologiques. Chaque groupe à partir de documents qui leur seront fournis identifient, proposent et mettent en oeuvre en travaux pratiques un protocole d'extraction et un protocole de test d'activité biologique simple permettant de tester l'activité biostatique, antibiotique ou antioxydante des molécules ciblées. La démarche de veille bibliographique et les résultats obtenus en travaux pratiques et leurs analyses et interprétation seront discutés lors d’une séance de présentation de poster qui donnera lieu à une évaluation.

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Cette UE est un module de spécialisation en Biologie Fonctionnelle des Plantes abordant les mécanismes à la base des grandes étapes de développement des plantes.

Elle s'appuie sur les connaissances provenant principalement de la plante modèle Arabidopsis thaliana et aborde d’un point de vue moléculaire, cellulaire et physiologique, les notions suivantes :

• Rôles et fonctionnement des principales phytohormones.
• Développement des gamètes mâles et femelles, fécondation.
• Développement de l’embryon, de la graine et du fruit.
• Fonctionnement des méristèmes racinaires et caulinaires (végétatif et floral).
• Architecture de la fleur.
• Mécanismes de développement adaptatif en réponse à des facteurs abiotiques : lumière, gravité, froid.

Certains aspects du développement seront également analysés dans une perspective évolutive en étudiant le rôle de gènes de développement dans la diversification et l’évolution de processus développementaux chez les plantes terrestres (évolution du système racinaire, de l'architecture florale, ...).

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Cet UE décrit la méthodologie suivie par les chercheurs en sciences de la vie afin de communiquer les résultats de leurs expériences, autant à l’écrit qu’à l’oral. L’anglais étant la langue commune des chercheurs internationaux, une grande partie de ce cours est enseigné dans cette langue.

La communication écrite est traitée à travers l’étude de la structuration (macro) d’un article de recherche ainsi que par une étude du processus de publication dans les journaux scientifiques. Plusieurs éléments de la structuration écrite (micro) sont examinés afin de comprendre les différences entre l’anglais scientifique et l’anglais littéraire : clarté, cohésion, cohérence.

Ces études sont complétées par un projet tuteuré durant le semestre pendant lequel les étudiants sont amenés à analyser un article de recherche récemment publié dans la littérature scientifique et de le retranscrire sous forme de présentation orale (conférence) en anglais.

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La biologie moléculaire est à la fois un fascinant sujet d'étude en soi, mais elle fournit également aux autres disciplines de la biologie (biologie cellulaire, génétique, physiologie...) des outils fantastiques de modification et de quantification des gènes et de leurs produits.

L'UE approfondit la connaissance des mécanismes de l'organisation, du maintien, de la réplication et de l'expression (transcription, modifications post-transcriptionnelles, traduction) des génomes eucaryotes.

En particulier, seront explorées les propriétés des macromolécules porteuses d'information (ADN, ARN, protéines), et comment les transactions entre elles expliquent le fonctionnement des cellules eucaryotes et leur adaptation à l'environnement et au développement des organismes.

En parallèle, les principales techniques permettant de suivre ou modifier l'expression des gènes, ou d'étudier les mécanismes de cette expression, seront exposées en cours et approfondies en TD par l'analyse de résultats.

Ainsi, les TD abordent ces sujets sous forme (1) d'exercices amenant les étudiants à vérifier leur compréhension des savoirs décrits plus haut, et (2) d'expériences extraites d'articles scientifiques à analyser. Ainsi, les bases du raisonnement scientifique, et de l'analyse critique de résultats seront acquises et / ou approfondies.

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Cette unité d’enseignement aborde les différentes catégories de biotechnologies selon leur domaine d'application :

• Les biotechnologies végétales concernent l’agro-alimentaire et regroupent une série de technologies utilisant l’organisme des plantes et leurs cellules pour produire et transformer des produits alimentaires, des biomatériaux et de l’énergie mais aussi des protéines recombinantes à visée thérapeutiques

• Les biotechnologies animales concernent les domaines de la santé, du médicament, du diagnostic, de l'ingénierie tissulaire ainsi que le développement de procédés génétiques ou moléculaires ayant une finalité thérapeutique.
• Les biotechnologies microbiennes concernent l’utilisation de micro-organismes (virus ou bactéries) et leur culture au sein de l’industrie agro-alimentaire/pharmaceutique ou encore leur intérêt dans la protection de l’environnement.

L’enseignement proposé aux étudiants de la Licence 3 Sciences de la Vie est de leur permettre de découvrir ou d’approfondir leurs connaissances théoriques sur les différentes biotechnologies ainsi que de maitriser les outils/applications associés.

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La génétique fonctionnelle vise à mieux comprendre les relations entre le génotype et le phénotype. Ce cours intègre les différents aspects de l’analyse de la fonction des gènes et des génomes à l’échelle du génome entier par des approches in vivo, ainsi que la régulation transcriptionnelle et la régulation de l’expression des génomes eucaryotes. Le cours est illustré par des exemples concrets en génétique du développement dans des contextes physiologiques et pathologiques.

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Après avoir défini l’agriculture intensive et analyser ses risques / bénéfices, ce module permettra aux étudiants de réfléchir sur les différents pistes possibles pour faire évoluer l’agriculture dans une démarche d’agroécologie. Des exemples comme les Biopesticides, l’intensification écologique, la gestion des sols seront développés. Une visite d’entreprise œuvrant pour une agriculture durable est aussi organisée. Le site visité varie d’une année en fonction des souhaits des étudiants et de la disponibilité des entreprises. Exemple de visites effectuées dans le cadre de ce module : Bayer, Vilmorin, Geves, CTIFL, sudExpé…

Licenciales.

Les étudiants seront amenés à présenter un projet ou une création d’entreprise développant des propositions innovantes pour faire évoluer les pratiques culturales, ou tout autre utilisation de produits végétaux afin de réduire l’impact environnemental.

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Cette UE présente les grandes fonctions de nutrition carbonée, minérale et hydrique de la plante qui assurent son autotrophie (la production de sa biomasse). Elle donnera les bases nécessaires à la compréhension des mécanismes fondamentaux d’absorption, de distribution et d’assimilation des nutriments. L’UE comportera deux grandes parties, l’une dédiée à la nutrition minérale et l’autre à la nutrition carbonée.

Après un rappel des propriétés des membranes et des parois végétales et des concepts du transport transmembranaire, la partie de l’UE dédiée à la nutrition minérale enseignera les mécanismes d’absorption et de circulation de l’eau, d’absorption racinaire, de compartimentation subcellulaire et de distribution des minéraux, ainsi que le métabolisme assimilateur de l’azote.

Le chapitre dédié à la nutrition carbonée présentera le fonctionnement du chloroplaste dans la cellule végétale, la photosynthèse (capture d’énergie lumineuse et synthèse des premiers composés carbonés), la production de composés organiques et leur allocation dans la plante.

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Cette UE est un module de découverte de la recherche scientifique en Agro-Sciences végétales fondamentales ou appliquées. L’étudiant doit faire un stage de 10 semaines ou plus (pouvant se continuer sur l’été) dans un laboratoire de recherche (CNRS, INRAE, IRD, CIRAD), dans un organisme de recherche appliquée tel que le GEVES, CTIFL, SudExpe, Serfel, IFV ou dans une entreprise privée comme Staphyt, AgroXp, Vilmorin. Les terrains de stage sont nombreux sur le site Montpelliérain dans ce domaine.

C’est un module d’insertion dans le monde professionnel permettant de rentrer en relation avec les acteurs du monde des Agro-Sciences végétales donnant à l’étudiant l’opportunité:

• d’appliquer les techniques apprises dans les différents UE du cursus de Licence parcours BiPAgro.
• de se confronter au milieu professionnel
• de murir son propre projet professionnel et d’enrichir son CV

L’étudiant rédige un mémoire qu’il soutient devant un jury composé d’enseignants-chercheurs, de chercheurs et/ou technicien / ingénieur de terrain. 

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 Dans cette UE les étudiants approfondissent leurs connaissances sur les différentes méthodes de la transgenèse végétale utilisant des vecteurs biologiques, chimiques ou physiques, leur acceptabilité et leurs applications dans des domaines aussi variés que l’amélioration des plantes, la production de biomolécules ou de protéines recombinantes thérapeutiques. En travaux dirigés, les étudiants sont amenés à se documenter, réfléchir, argumenter et débattre sur la transgénèse et ses alternatives à travers un scénario touchant à l’amélioration des plantes. En travaux pratique les étudiants s’impliquent dans l’amélioration d’un protocole visant l’obtention de chevelus racinaires en utilisant les connaissances qu’ils auront acquis en cours.

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Les modalités de cet UE sont adaptées spécifiquement aux différents parcours du L3. Néanmoins, les objectifs sont communs : donner aux étudiants un aperçu du monde professionnel lié à la recherche en sciences de la vie.

L’étudiant se verra proposé un stage court en laboratoire/entreprise ou un projet tuteuré avec un tuteur travaillant dans un laboratoire ou entreprise associé avec la biologie.

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