L2 - Biotechnologie-Biotracabilite-Bioressources

Cette UE obligatoire de S3 permet aux étudiants de consolider et d’approfondir les bases de la biologie moléculaire et de la biologie cellulaire acquises en L1.

Partie Biologie moléculaire : Les bases moléculaires et structurales des acides nucléiques seront développées et approfondies pour comprendre les propriétés physicochimiques des acides nucléiques, qui ouvrent diverses perspectives d’applications technologiques, et les mécanismes moléculaires des principales étapes de la Biologie Moléculaire, comme la réplication de l’ADN, la transcription de gènes en ARNm et la traduction de ceux-ci en protéines. Ces étapes, illustrées par les évidences expérimentales déduites de diverses études historiques, seront étudiées en profondeur chez les procaryotes. Des comparaisons avec les eucaryotes seront par la suite également discutées. Les mécanismes moléculaires des réparations de l’ADN seront également décrits et développés.

Partie Biologie cellulaire : Seront abordés les concepts majeurs de la formation de complexe protéique membranaires et cytosolique particulièrement dans le contexte des voies de signalisation cellulaire. Les notions de ligands, récepteurs, protéines échafaudage, protéines enzymatiques de signalisation, seconds messagers intracellulaires, cinétiques de réponses seront présentés. Les techniques de biochimie et de biologie cellulaire permettant de mettre en évidence la présence et la localisation de protéines dans des cellules et tissus seront exposées.

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Cette UE est une UE transversale de L2 SV visant à donner aux étudiants en Biologie des bases de connaissances fondamentales sur le fonctionnement des plantes permettant de comprendre les enjeux actuels des Agro-sciences végétales.

Les notions de base de Physiologie / Biologie Fonctionnelle des Plantes suivantes seront étudiées : 

approches expérimentales essentielles: transgénèse végétale, génétique directe et inverse

bases de l’autotrophie

mécanismes à la base des grandes étapes du développement d’une angiosperme : fonctionnement des méristèmes, transition florale, fécondation.

l’auxine, une hormone majeure pour le développement des plantes et leur réponse à l’environnement abiotique

Les séances de Travaux Pratiques permettront aux étudiants de manipuler la régulation de la nutrition hydrique des plantes et d’analyser leur nutrition minérale à l’aide de différents dosages biochimiques (photométrie de flamme, spectrophotométrie). 

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Description de l’UE (max 10 lignes):

Cette UE a pour objectif de faire comprendre comment mesurer la variation en biologie et comment elle peut être représentée. Elle se base sur des exemples concrets tirés de disciplines variées de la biologie (écologie, biologie du développement, évolution, génétique, physiologie) et donne les outils statistiques pour mesurer cette variation et les méthodes graphiques pour la représenter. Les notions statistiques d'échantillonnage, d’inférence, de distribution, de tendance centrale, de dispersion, fonction de répartition, de paramètres, d’intervalle de confiance et de dépendance entre variables pour différents types de variables (binomiales, discrètes, continues) sont explicitées à l’aide de TD basés sur des problèmes biologiques.

Compétences visées par l’UE (cf référentiel de compétences):

- Outils analytiques descriptifs en biologie, introduction aux biostatistiques par le biais de l’analyse des patrons biologiques

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Cette UE permet d’acquérir les bases fondamentales de la microbiologie. Elle détaillera les structures des microorganismes, procaryotes et eucaryotes, et des virus. Elle donnera un aperçu de la diversité de ces microorganismes et décrira leur mode de multiplication.

Pour les bactéries, les types trophiques et les facteurs influençant la croissance seront développés, ainsi que l’étude de la croissance en milieu non renouvelé. La génétique et les transferts horizontaux entre bactéries seront abordés.
Quelques microorganismes eucaryotes seront étudiés: habitat, modes de vie, rôle écologique ou parasitisme ainsi que  leur mode de développement.
En virologie, les principaux cycles de multiplication des virus seront détaillés, les modes de transmission et la notion de pathogénèse virale seront abordées. Le principe de la vaccination anti-virale et des traitements antiviraux seront présentés et illustrés à l'aide d'exemples concrets. 
Le principe de la vaccination anti-virale et des traitements antiviraux seront présentés et illustrés à l'aide d'exemples concrets.  
 Les travaux pratiques permettront l’initiation aux techniques de manipulations stériles des microorganismes, au comptage des bactéries et à la conjugaison.

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Ce module doit permettre aux étudiants d'acquérir :

Les notions de bases en Physiologie : Concept d'homéostasie ; niveaux d’organisation du corps humain ; compartiments du Milieu Intérieur ; étude du système endocrine ; équilibres acido-basique et hydro-minéral ; études anatomique et fonctionnelle du système nerveux central et périphérique.

Les notions de bases en Immunologie :

Présentation générale du système immunitaire ; étude des lymphocytes T et B, des cellules présentatrices d'antigène ; étude de l'immunité antimicrobienne et du complément.

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Cette UE obligatoire permet aux étudiants de consolider les bases de la biochimie acquises en L1 en abordant cette discipline par une étude transversale d’enzymes impliquées dans le métabolisme cellulaire, notamment la glycolyse. Plusieurs domaines de la biochimie seront traités : Les bases de l’enzymologie michaelienne, la description des réactions métaboliques mises en œuvre lors de la glycolyse. Enfin, l’aspect technique sera abordé par la présentation et l’analyse des techniques permettant de mesurer une activité enzymatique, de purifier, de quantifier et de détecter des protéines.

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Cette seconde unité d’enseignement de chimie générale vise à consolider et approfondir l’étude des réactions en solution aqueuse, notamment celles qui implique la formation de complexe métallique. Les principes de la thermodynamique seront présentés et appliquées à l’étude des équilibres chimiques d’intérêt biologique. Plutôt que de faire une présentation utilisant un formalisme mathématique qui nécessiterait un volume horaire bien plus conséquent, il sera demandé à l’étudiant de comprendre le sens physique de ces principes et des principales fonctions thermodynamique et de les applications à des systèmes chimiques, souvent d’intérêt biologique. Il sera notamment présenter les potentiels de membrane au repos et l’utilisation des diagrammes potentiel pH en biologie.

Les étudiants travailleront en amont de certains cours et travaux dirigés des documents de cours (écrits et audios) permettant à ce que les enseignements en présentiel 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.

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La première partie (environ 1/3) du module abordera les processus (biologiques) ayant une évolution temporelle décrite par une loi exponentielle (croissance ou décroissance).

La radioactivité sera abordée, comme illustration d’un tel processus, et pour ses applications au domaine biologie-santé-environnement (datation, traçage, …).

La seconde partie (environ 2/3) du module introduira les notions de fluide et de pression, et présentera les lois de l’hydrostatique (loi fondamentale de la statique des fluides, théorème d’Archimède).

La dynamique des fluides sera introduite, avec notamment les notions d’écoulements, de viscosité, de sédimentation et de centrifugation, en lien avec le secteur Biologie-Santé.

Liste des Chapitres du module :

- Variations exponentielles

- Radioactivité (décroissance radioactive, activité)

- Les fluides : définition, propriétés, notion de pression

- Hydrostatique : loi fondamentale de la statique des fluides, théorème d’Archimède.

- Eléments d’hydrodynamique : écoulements, théorème de Bernouilli

- Viscosité ; Sédimentation et centrifugation

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Dans un contexte où la nutrition est devenue le centre d’intérêt d’un public de plus en plus large, l’objectif de cette UE est la mise en place de repères de consommation alimentaire avec une démarche scientifique.

Cette UE propose de découvrir les bases de l’alimentation et de la nutrition en passant par la description des nutriments (protéines, glucides, lipides, fibres, vitamines et minéraux), des besoins nutritionnels et des différents groupes d’aliments. Seront aussi abordés certains procédés et technologies alimentaires. 

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Cette UE est proposée aux étudiants de L2 Sciences de la Vie souhaitant aborder ou approfondir comment les biotechnologies peuvent contribuer à répondre aux enjeux actuels et à venir de la production durable des ressources agricoles et agro-alimentaires.

L’homme utilise les propriétés des organismes photosynthétiques et des microorganismes pour l’obtention et la transformation de multiples ressources et services : produits alimentaires pour l’homme ou les animaux d’élevage, molécules thérapeutiques, matériaux de construction, … Cette utilisation est dépendante des conditions naturelles et son bilan est susceptible d’impacter en retour l’environnement, par exemple via le prélèvement ou la détérioration de ressources limitées et/ou non renouvelables (l’eau, le sol, …). Il est donc important, pour que cette production de ressources soit durable, que son organisation (notion d’agronomie) intègre la connaissance de ces impacts et s’appuie sur la compréhension des propriétés des végétaux et des microorganismes pour répondre à ces enjeux. Le développement et l’utilisation de nouvelles biotechnologies dans les domaines de la génétique appliquée et de la physiologie des plantes, de l’utilisation des microorganismes, et des interactions favorables ou défavorables entre ces microorganismes et les végétaux participent grandement à ces stratégies d’agronomie durable.

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Le but de cette unité d’enseignement est d’appréhender le comportement animal de façon intégrative, à la lumière des quatre ‘why’ de Tinbergen : depuis son ontogenèse, ses causes neurobiologiques jusqu’à son évolution et ses fonctions biologiques. Outre des apports historiques, conceptuels et méthodologiques, les étudiants seront accompagnés de manière à appréhender la diversité des traits impliqués ainsi que la diversité des approches et des questionnements scientifiques associés. Cette UE permettra ainsi de mettre en lumière, au travers de différents exemples, la diversité des disciplines étudiant le comportement animal : Neurosciences, Ethologie, Ecologie Comportementale et permettra d’éclairer les étudiants pour la poursuite de leur cursus vers les filières appropriées Physiologie Animale et Neurosciences/ Biologie Evolutive et Ecologie/ Autres….

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1- Base du linux (1,5h CM + 3hTD) : Les commandes de bases pour naviguer sous linux et comprendre la logique de ce langage. Petits exercices d’extractions d’informations en bash/shell. Élément repris pour l’analyse des fichiers d’alignement.

2- Base de données (3h CM + 4,5hTD): connaitre les principales base de données bibliographiques et biologiques (NCBI, Ensembl, Galaxie…). Savoir faire les requêtages pertinents et efficaces, exploiter, trier, description des différents formats

3- Analyse de séquences (1,5hCM + 4,5H TD) : Alignement et comparaison de séquences avec une petite introduction à la phylogénie (dot plot, Blast …)

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Cette UE obligatoire de S4 permet aux étudiants de consolider et d’approfondir les bases de la biologie moléculaire et de la biologie cellulaire acquises en L1.

- Biologie cellulaire : Les enseignements porteront sur 4 thématiques majeures : 1) Le fonctionnement du cytosquelette cellulaire, 2) L’adhérence cellulaire, 3) le trafic des protéines, 4) l’introduction à la régulation du cycle cellulaire. Des méthodologies de biologie cellulaires seront également présentées : immunoprécipitation pour la mise en évidence d’interaction protéiques, vidéomicroscopie à fluorescence pour suivre la dynamique de distribution cellulaire, évaluation de l’importance de protéines d’intérêt dans un processus cellulaire par des stratégies permettant de moduler leur expression (ARN interférence, surexpression).

- Biologie moléculaire : Après avoir acquis au semestre 3 des connaissances concernant les mécanismes de transcription et traduction, nous aborderons la régulation de l'expression génique : régulation transcriptionnelle (répresseur, activateur) et atténuation chez les procaryotes, les bases des mécanismes de régulation de l'expression chez les eucaryotes.

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Connaître les grandes familles de molécules végétales et leurs propriétés, les voies de biosynthèse de ces molécules, les mécanismes de la régulation de ces biosynthèses dans la plante et les microorganismes. Dans ce module les grandes familles de molécules issues du métabolisme secondaire des plantes (terpènes, flavonoïdes, alcaloïdes, saponines) sont étudiées à travers leur biosynthèse dans la plante et la différenciation de structures ou groupes de cellules spécialisées. Sur la base des ces connaissances des approches biotechnologiques destinées à l'ingénierie métabolique sont présentées. Le rôle de ces molécules pour la vie de la plante est discuté ainsi que leurs propriétés utilisées par l’industrie en tant que colorants, arômes, parfum, médicament, biocarburants. L'utilisation de polymères naturels pour la fabrication de matériaux industriels est abordée (pâte à papier, caoutchouc, plastiques) et les filières de production sont décrites. Connaître les grandes familles de molécules végétales et leurs propriétés, les voies de biosynthèse de ces molécules, les mécanismes de la régulation de ces biosynthèses dans la plante reste un enjeu majeur pour le développement de la bioraffinerie en Europe.                                              

Mots clés : métabolisme secondaire, ingénierie métabolique, valorisation des biomolécules, différenciation cellulaire et métabolique, régulation du métabolisme secondaire.

Informations additionnelles :

Visites de 2 plateformes analytiques sont prévues sur le pôle de Montpellier (durée 1h30 chacune)

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L’objectif de cette UE est d’appréhender les processus évolutifs, à la fois aux échelles micro- et macro-évolutives.

En se basant sur des exemples, des manipulations et de la modélisation accessible, les enseignements viseront à présenter de façon concrète et quantitative les effets des 4 forces évolutives opérant à l’échelle des individus et des populations (mutation, migration, sélection et dérive). L’intégration de ces processus micro-évolutifs à des échelles de temps plus grandes (par ex. différenciation entre lignées, spéciation) sera ensuite abordée. Pour finir, l’UE comprendra une initiation aux outils de phylogénie (lecture et construction d’arbres) permettant d’étudier les évènements macro-évolutifs (diversification, extinction) et retracer des changements d’états de caractères notamment en y intégrant des données fossiles.

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Cette UE est dédiée aux marqueurs biologiques. C'est une pré-introduction aux techniques détection et de diagnostic. Il traite de différents aspects du biomarquage :

Les marqueurs moléculaires / techniques de l'identification par analyse génomique en médecine et agronomie.

1) Notion de polymorphisme et technique de détection: La RFLP / ER-sondes nucléiques

2) Les marqueurs RFLP et les autres marqueurs génétiques : SNP, STR.

3) Recherche de nouveaux marqueurs moléculaires : criblage différentiel de banques d'ADNc / banques soustractives / Transcriptomique

4) Les autres analyses génomiques du polymorphisme : AFLP / empreinte ADN.

Techniques d'identification en agro-alimentaire par les techniques immunologiques

1) Notions de base en techniques immunologiques
2) Les réactions d'agglutination
3) Méthodes de dosage immuno-enzymatiques
Études d'exemples d'application en agroalimentaire :
- étude du kit de diagnostic de la rhizominanie de la betterave (ELISA sandwich)
- dosage de l'ochratoxine A dans les céréales (ELISA compétitif)
- évaluation de la fraicheur du poisson par dosage de l'histamine (ELISA compétitif)

Identification biochimique de marqueurs protéiques et autres (métabolites)

1) Bases de la chromatographie et la caractérisation physique d’un spectre (les interactions mise en jeu dans chaque cas et les solvants permettant de les mettre en œuvre).

2) Chromatographie d'affinité

2.1) Principe de ce type d'analyse

2.2) Recherche du meilleur Tag (étiquette) pour la préparation d'un gel spécifique. 

2.3) Leur utilité pour les différents champs d’investigation en recherche.

3) Etude des interactions proteine-protéine, protéine-ADN et autres…

4) HPLC et la FPLC et chromatographie Phase Gazeuse.

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L’UE de Physiologie de grandes fonctions (semestre 4) vise à décrire le rôle et les interactions des différents systèmes de l'organisme qui concourent à maintenir constant le milieu intérieur Acquisition des connaissances anatomo-fonctionnelles des systèmes cardiovasculaire, respiratoire, digestif et rénal et de leurs contrôles nerveux et hormonaux. Comprendre l’action conjuguée de ces grands systèmes à travers des exemples de physiologie intégrative et de pathologies : insuffisances respiratoires et cardiaques ; hémorragie ; exposition aux environnements extrêmes.

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Cette UE obligatoire va permettre aux étudiants d’approfondir leurs compétences acquises en « biochimie S3 ». Elle va leur permettre d’appréhender le métabolisme cellulaire par:

-la compréhension de la bioénergétique  afin d’étudier les processus par lesquelles les cellules vivantes véhiculent, transmettent, utilisent, accumulent et libèrent de l’énergie;
-l’étude du catabolisme et de l’anabolisme des glucides, lipides, nucléotides, acides aminés ainsi que des interactions métaboliques entre ces voies.

- la description de pathologies métaboliques.

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Dans ce cours d’introduction à l’analyse génétique, les objectifs sont de connaître les termes, les principes, les concepts et les méthodes utilisés en génétique formelle, ainsi que leurs champs d’application notamment en génétique humaine et médicale. Ce cours couvre la génétique de la transmission (mendélienne ou non mendélienne), la génétique quantitative et des notions de génétique des populations. Tout au long du cours, des liens sont étroitement établis entre génétique classique et génétique moléculaire.

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