L3- Biologie Moléculaire Et Cellulaire

Cet enseignement offre un approfondissement en biochimie structurale des biomolécules, plus particulièrement des protéines et des acides nucléiques.

Les notions de base et la nomenclature utilisées pour l’analyse des structures 3D des protéines y sont brièvement reprises (diagramme de Ramachandran, motif et domaine structuraux, repliement, famille, superfamille, etc……). Ces notions sont complétées par l’étude de la stabilité et de la dynamique des biomolécules.

La classification structurale des protéines est détaillée en fonction des 4 principaux types de repliement. Les relations structure-fonction sont illustrées à l’aide d’exemples de protéines. Les spécificités des structures des protéines membranaires (protéines intégrales, protéines liées à la membrane) sont abordées.

Les principaux outils de modélisation et de prédiction de structures secondaires et tertiaires sont présentés.

Les différentes structures et fonctions des acides nucléiques sont étudiées. Les complexes protéine-acide nucléiques sont décrits d’un point de vie structural (principaux motifs de reconnaissance, …) et les notions de spécificité de reconnaissance sont détaillées.

Cet enseignement est illustré en travaux dirigés. Ces travaux consistent à se familiariser avec les principales bases de données utilisées en biologie structurale ainsi qu’avec le logiciel PyMol pour l’analyse des structures 3D.

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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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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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Cette UE permet aux étudiant(e)s d’approfondir leurs connaissances du métabolisme. Cette UE permet d’appréhender une vision globale du métabolisme humain. Elle insistera sur les liens entre les différentes voies métaboliques. D’autre part elle montrera comme les différents tissus communiquent pour maintenir une homéostasie énergétique globale. Des dérégulations de ce métabolisme à l’origine de certaines pathologies seront présentées.

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Cette UE obligatoire pour le parcours « Biologie Moléculaire et Cellulaire » se propose d’approfondir et compléter, essentiellement aux formats TD et TP, les processus fondamentaux moléculaires et cellulaires vus dans les cours BCM2, BCM3 et Approfondissement en biologie cellulaire et moléculaire en les abordant de façon plus approfondie. Ces enseignements se focaliseront sur les thématiques du trafic intracellulaire, de cycle cellulaire et de l’apoptose dans la continuité du cours BCM3.

Un travail de groupe sera réalisé en TD au cours duquel les étudiants devront analyser un article scientifique pour en faire un résumé structuré précisant le contexte de l’étude, la question scientifique précise posée par les auteurs les stratégies mises en place et les techniques utilisées pour y répondre. Ce travail a pour but de participer à la préparation des étudiants à la rédaction de leurs rapports de TER et stage en Master.

Les TD et les TP seront réalisés de manière intégrée sur les mêmes thématiques que celles abordées en CM. Les TD se feront en lien direct avec les TP. Les étudiants devront poser une question liée à un mécanisme cellulaire et, dans le respect de la démarche scientifique, proposeront une stratégie expérimentale permettant d’y répondre. Les TP permettront la mise en application de cette stratégie en intégrant des techniques de biochimie, de biologie moléculaire, de biologie cellulaire comme l’immunoblot, la culture cellulaire, l’immunomarquage, la microscopie à fluorescence. Les résultats obtenus seront analysés grâce aux techniques d’analyse d’image et à la bio-informatique.

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Cette UE obligatoire de S6 explore les processus fondamentaux du développement embryonnaire.

Seront abordé toutes les grandes étapes de l’embryogénèse, tels que l’établissement des axes, la gastrulation, la neurulation, l’organogénèse, ainsi que les concepts de bases : induction, détermination, différentiation, morphogénèse, etc…

Le cours mettra l’accent sur une interprétation moléculaire et cellulaire des processus du développement, ainsi que sur l’importance d’une approche évolutive de l’embryogénèse. 

Le cours fera donc systématiquement des liens entre ses différentes disciplines, ainsi qu’avec la matière enseignée dans les cours de génétiques.

Les CMs présenterons les grands principes en focalisant les deux modèles les mieux compris de développement chez les vertébrés (amphibien) et invertébrés (mouche), incluant aussi un aspect historique, alors que les TDs seront consacrés à l’aspect évolutifs (comparaison de différents modes de développement et compréhension de la logique des contraintes évolutives), ainsi que sur les approches expérimentales de la biologie développementale moléculaire et cellulaire moderne.

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L’UE de TP de biologie moléculaire vise à rendre autonomes les étudiants face à un protocole de biologie moléculaire et à les initier à la recherche pilotée par hypothèses. Les étudiants auront 6 jours pour répondre à une problématique biologique qui leur sera proposée. Ils pourront ainsi mettre en pratique, en conditions de laboratoire, une partie des techniques abordées dans leurs enseignements théoriques pour mieux les appréhender.

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Dans le cadre de cette UE les étudiants apprendront les principes expérimentaux basés sur la manipulation des acides nucléiques. Les CM seront articulés autour de deux axes majeurs :

1. Mise en place d’outils moléculaires (clonage, analyse des acides nucléiques, vectorologie) ii. Leurs applications (expression de protéines recombinantes, banque génomique, transgénèse, système CRISPR/CAS9 etc…) et réflexion sur la notion d’éthique en biologie.

Les TD se composeront de :

- Analyses d’articles présentant des problématiques à résoudre avec les acquis du cours. Les thématiques choisies feront, autant que possible, référence aux UE parallèles de la L3. Ses articles seront présentés par les étudiants sous forme d’exposés oraux par groupes de 3 à 4 étudiants à l’ensemble de la classe.

- Séances réservées à l’utilisation d’outils basiques de bioinformatique en salle informatique.

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Cette UE se propose, aux formats CM et TD, de compléter les notions de biologie cellulaire vues en L2 en BCM2 et BCM3 par le biais de l’étude de situations physiologiques et pathologiques comme les cancers.

Ces enseignements initieront les étudiants à l’importance de la recherche d’un modèle d’étude (lignées cellulaires ou organismes pour étude in vivo (drosophile, C. elegans, Zebrafish) adapté pour répondre à une question et mettre en évidence un mécanisme moléculaire.

Les TD permettront la manipulation de concepts avancés de biologie cellulaire en lien avec la connaissance des méthodologies les plus couramment utilisées en biologie cellulaire comme la cytométrie de flux, les techniques avancées de microscopie à fluorescence et de microscopie électronique, de protéomique ainsi que la connaissance des modèles expérimentaux tels que les cellules en culture, les modèles animaux génétiquement modifiés ou non (C. elegans, zebrafish, souris transgéniques, KO, KI…)

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A partir d’un même génome, les différentes cellules constituant un organisme multicellulaire vont acquérir des devenirs cellulaires divers afin d’acquérir des fonctions cellulaires distinctes. Outre le génome, des régulations épigénétiques régissant le contrôle de l’expression du génome vont être cruciales dans l’établissement des phénotypes. L’objectif de ce cours est de transmettre les concepts et les méthodologies permettant l’étude de la transmission de l’information héréditaire via des mécanismes dits épigénétiques.

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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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L'UE a pour objectif l’acquisition de connaissances de virologie fondamentale et appliquée, en privilégiant une vision intégrative de la discipline. Elle présentera les spécificités des interactions hôte-virus et la physiopathologie d'infections virales chez différents types d'hôtes (vertébrés/insectes/plantes). Elle abordera des aspects d'écologie virale, d'émergence et de risques associés pour la santé humaine et animale. Enfin, l'UE présentera les méthodes d'études utilisées en recherche, les outils de détection et de diagnostic virologiques, et les applications des virus en biotechnologies.

L’UE sera dispensée sous forme de cours magistraux, de travaux dirigés (analyses d'articles scientifiques d'actualité et présentations orales) et de travaux pratiques illustrant les enseignements magistraux et dirigés (amplification et purification de virus et quantification à l'aide de techniques de référence).

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