Descriptif

La biologie a été récemment transformée par notre capacité à quantifier les processus moléculaires à des échelles très différentes allant de molécules individuelles dans les cellules aux populations. Cette nouvelle capacité nous permet aussi de créer de nouvelles constructions biologiques synthétiques qui produisent de nouveaux médicaments ou détectent la présence de polluants.

Le cours abordera les bases moléculaires de l’expression des gènes et le contrôle des réseaux génétiques qui peuvent, en première approximation, être comparés à des circuits électriques.  Les cellules sont des systèmes dynamiques et nous analyserons le type de réponse que l’on peut attendre de différent circuits génétiques en les comparant aux prédictions issues de modèle mathématiques simples. Nous discuterons les méthodes expérimentales qui permettent de comparer les modèles théoriques et les objets biologiques réels. Nous aborderons aussi les applications de la biologie de synthétique dans la vie de tous les jours et leurs implications éthiques et sociales.   

Les principaux thèmes abordés seront :

• Quantifier les mécanismes cellulaires : méthodes et limitations.
• Régulation de l’expression des gènes.
• Croissance des bactéries et méthode quantitatives pour comprendre la résistance aux antibiotiques.
• Circuits génétiques et réseaux biologiques : oscillations et boucles de rétroaction in biologie.
• Re-codage et édition des génomes : CRISPR-cas9 et autres technologies.
Applications de la biologie synthétique et implications sociales et éthiques des innovations.

Niveau requis : Au moins un module de biologie en année 2.
Langue du cours : Anglais
Credits ECTS : 4

Molecular Systems Biology and Synthetic biology

Biology is being transformed by the recent invention of new technologies which make it possible to quantify precisely many cellular processes at multiple different scales. This also underpins our capacity to engineer biology to build synthetic biology constructs that can be used to manufacture new medicines or to create biosensors capable of detecting toxic compounds.

The course will cover the molecular basis of gene regulation and gene networks and how these can be understood as “gene circuits” similarly, at least to some extent, to electrical circuits. Cells are dynamic systems, and we will build intuition about the types of responses expected from different gene circuits by understanding how they be predicted using simple mathematical models. Throughout the course, we will discuss experimental techniques that allow direct comparison between theoretical models and real biological systems. We will also discuss real life examples and applications of synthetic biology tools.

The main themes covered will be:

• Quantifying cellular mechanisms: methods and challenges.
• Regulation of gene expression. 
• Bacterial growth and quantitative methods to understand antimicrobial resistance.
• Genetic circuits and biological networks: oscillations and feedback in biology. 
• Genome editing, CRISPR-cas9, genome re-coding. 
• Synthetic biology in real life and responsible research and innovation.

Niveau requis : at least one biology module in year 2.
Langue du cours : English
Credits ECTS : 4