CHOIX 1

L'UE a pour but de présenter les technologies de génomique fonctionnelle en -omique, et d'exposer des exemples de questions biologiques qui peuvent être posées grâce à elles.Les cours sont assurés par des enseignants-chercheurs et des chercheurs.

This unit aims to present "omics" functional genomics technologies, and some biological questions that they can address.The lectures are given by both associate professors and researchers.

Introduction à la génomique fonctionnelle: approches, concepts et méthodes

An introduction to functional Genomics: approaches, concepts and methods

V. Coulon, UM / IGMM

Organisation des génomes / Genome organisation

Techniques de séquençage / DNA sequencing methodsL. Journot, IGF

Organisation 3D des génomes / 3D genome organisation J. Poli, UM / IGH

Organisation topologique et réplication des génomes / Genome topological organisation and replication-V. Coulon, UM / IGMM

Régulation spatio-temporelle de l'expression des génomes / Spatio-temporal regulation of gene expressionTranscriptionEpissage / Splicing-V. Coulon, UM / IGMM

ARN non-codants / non-coding RNAsV. Coulon, UM / IGMM

Interactomique / InteractomicsIan Robbins, UM / IGMM

Protéomique et pharmacogénomique / Proteomics and PharmacogenomicsC. Bécamel, UM / IGF

Modèles animaux / Animal Models

Utilisation de la souris en génomique fonctionnelle / Using Mice in Functional Genomics F. Poulat, IGH

La Drosophile en génomique fonctionnelle / Using Drosophila in Functional Genomics -F. Juge et S. Chambeyron, IGH

Analyse et présentation d'articles scientifiques/ Scientificarticles analysis and presentation(15min + 10 min de discussion par groupe de 3 étudiants)

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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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Trois thèmes principaux sont abordés:

-Etude de l'homéostasie pondérale et thermique en relation avec un modèle de dysfonctionnement : l’obésité.Pour cela seront abordés la balance énergétique avec la prise alimentaire et la dépense énergétique composée du métabolisme de base, de l'activité physique et de la thermogenèse adaptative (TA) et de leur régulation respective.

-Etude des rythmes biologiques, via la description de la nature et des propriétés des rythmes biologiques (ultradiens, circadiens et infradiens), la description des oscillateurs endogènes circadiens, et la présentation détaillée des mécanismes moléculaires des horloges circadiennes.

-Etude des différentes étapes et des principes physiologiques de la respiration. Les enseignements théoriques seront complétés par des séances de travaux dirigés (TD)Les séances de TD sont basées sur des études de documents et l’analyse d’articles scientifiques en anglais. Le choix des différents supports scientifiques vise à montrer l’interaction des différents thèmes abordés et donc le concept de physiologie intégrative.

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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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Physiologie neuromusculaire:

Muscle strié squelettique: La jonction neuromusculaire; Contraction/Relâchement musculaire; Myotypologie; Plasticité; Métabolisme musculaire.

Les maladies neuromusculaires:Causes; symptômes; diagnostic clinique (examens cliniques; examens de laboratoires): EMG, dosages sanguins, tests fonctionnels, etc.; dystrophies musculaires: myopathie de Duchenne; myopathie de Becker; dystrophie musculaire facioscapiohumérale (FSHD).Dystrophie musculaire facioscapiohumérale FSHD: modèle du poisson zèbre; modèle souris; modèles cellulaires; essais cliniques.

Physiologie respiratoire:

Physiologie respiratoire: Anatomie du système respiratoire; mécanisme de la respiration; les échanges gazeux; transport des gaz respiratoires par le sang; régulation de la respiration

Exploration respiratoire du petit animal: Pourquoi explorer la fonction respiratoire du petit animal ?Pléthysmographie; force contractile in vitro.

Explorations Fonctionnelles Respiratoires : réalisation et interprétation des explorations respiratoires enpathologie humaine; spirométrie : Niveau 1 et Niveau 2; capacité de diffusion pulmonaire; gaz du sang artériel; exploration spécifiques des muscles respiratoires; test de marche de 6 minutes; épreuve d’effort; explorations avec séjour en altitude.

Physiologie cardiovasculaire:

Rappels d’anatomie du cœur: dimension, situation et orientation; enveloppe du cœur; tuniques de la paroi du cœur; cavités et gros vaisseaux du cœur; trajet du sang dans le cœur; valves cardiaques; apport sanguin au cœur:circulation coronarienne; propriétés du tissu musculaire cardiaque.

Rappels de physiologie du cœur: régulation du rythme de base; système de conduction du cœur; modification du rythme de base: innervation extrinsèque du cœur; électrocardiographie; phénomènes mécaniques: révolution cardiaque; débit cardiaque; régulation du volume systolique; régulation de la fréquence cardiaque.

Rappels de physiologie vasculaire: anatomie du système circulatoire; système lymphatique; structure paroi vasculaire; pression sanguine; muscle lisse vasculaire et vasomotricité; la fonction endothéliale.

Fonction et dysfonctions vasculaires; exploration fonctionnelle: Mesure de Distensibilité Artérielle; mesure de la vitesse de l’onde artérielle; exploration pharmacologique de la vasomotricité endothélium-dépendante; exploration ultrasonographique; écho-tracking; échographie et échodoppler.

Comment évaluer la fonction vasculaire expérimentalement?Modèle d’anneaux isolés d’artères L’écho-Doppler cardiaque:un outil fabuleux en recherche clinique et expérimentale; Echographie: analyse anatomique et fonctionnelle»; Doppler: analyse des flux; Application aux modèles animaux.

Recherche translationnelle:exemple l’ischémie-reperfusion myocardique (infarctus du myocarde); Modèles animaux; cœur isolé perfusé (Langendorf); Cardiomyocytes isolés; Techniques de cardioprotections.

Endocrinologie: équilibre pondéral

Description du comportement alimentaire; Balance énergétique; Structures centrales de régulation de la prise alimentaire; Mécanismes régulateurs de la prise alimentaire; Les facteurs modulant l’appétit et la prise alimentaire; Bilan nutritionnel; Troubles du comportement alimentaire; Exploration fonctionnelle:impédancemétrie; DEXA (absorptionbi-photonique à rayons X); IRM; évaluation des dépenses: la calorimétrie.

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Cet UE vise à fournir un large aperçu des domaines interdisciplinaires quantitatifs émergents en biosciences, allant des techniques expérimentales de pointe en microscopie et biologie synthétique, aux approches systémiques.

De manière innovante, ces aspects méthodologiques seront présentés dans le contexte de concepts biologiques et biophysiques tels que la robustesse et l'optimalité des systèmes biologiques, la régulation des gènes et les principes fondamentaux sous-jacents à l'organisation des membranes et du génome.

Les principaux sujets seront d'abord introduits avec des cours traditionnels et seront développés par des projets individuels ou en équipe où les étudiants apprendront à appliquer des techniques spécifiques par des exemples, et verront comment celles-ci peuvent être utilisées pour explorer des questions biologiques spécifiques. Ces projets impliqueront des études bibliographiques, l'utilisation d'un code existant ou le développement d'un nouveau code (selon l'expérience de l'étudiant) et constitueront la moitié de l'évaluation finale.

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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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