Descriptif

Génomique: diversité, environnement et santé humaine

Il y a 20 ans le génome humain était séquencé. Depuis cette date symbolique, en réduisant drastiquement le coût du séquençage de l'ADN, les sciences de l'ingénieur ont révolutionné la recherche en biologie. Il en a résulté l'émergence d'une discipline intégrative central à toute la biologie: la génomique. En mêlant génétique, biologie moléculaire et évolution cette discipline a pour objectif de déchiffrer la molécule d'ADN et de caractériser son contenu au niveau fonctionnel afin de répondre à des questions essentielles: comment des modifications de la séquence d'ADN peuvent résulter en des organismes aussi divers que des virus, des bactéries, des arbres ou des mammifères, comment ces variations peuvent expliquer les differences entre cellules au sein d’un organisme  entre individus au sein d'une population, et comment exploiter ces connaissances pour comprendre comment les organismes fonctionnent ou dis-fonctionnent et s'adaptent. 

Parce que les génomes contiennent des milliers à des milliards de paires de bases, des dizaines à des dizaines de milliers de gènes, la génomique est une science quantitative qui repose non seulement sur la multiplicité des approches que nous avons mentionnées, mais aussi sur les sciences de l'ingénieur. L'objectif de ce cours est de donner les moyens aux étudiants de comprendre en détail les approches utilisées pour étudier les génomes,  quelles en sont les limites, les implications et la puissance au regards des problèmes auxquelles les sociétés humaines sont et seront confrontées: maladies , alimentation, polution, réchauffement. 

Nous utiliserons pour cela la génétique pour cartographier l'origine des variations génétiques dans le génome;  la biologie moléculaire et les méthodes comparative pour identifier les parties fonctionnelles des génomes et comprendre l'émergence de nouvelles fonctions; et une approche évolutive nous permettra de reconstruite l’histoire adaptative des espèces et d’en prédire les réponses futures. Nous aborderons des thèmes aussi divers que les pathologies génétiques et le cancer, l'agronomie, la domestication des plantes et des animaux, la réponse adaptative des espèces aux changements climatiques, le microbiote et sa contribution à la santé des individus et des écosystèmes, ainsi que l'histoire de l'homme. Tout au long des cours, nous présenterons aussi des exemples concrets d'applications allant de la conception d'une nouvelle génération de biocarburants, à la bio-remédiation ou le diagnostic médical et la thérapie génique. 

Les chapitres sont les suivants :

• Comment séquencer un génome humain pour 1000 euros avec une clé USB
• Comment cartographier une maladie génétique rare avec 3 génomes
• Comment prédire le métabolisme d'une bactérie à partir de sa séquence
• Pourquoi je suis petit(e) ou grand(e) et quelle taille auront mes enfants
• Comment orchestrer l'expression du génome et gérer 1 million de parasites génomiques
• L'architecture du génome: évolvabilité et complexité des organismes
• Du polymorphismes à l'histoire évolutive des populations: le cas homo sapiens, ses plantes et ses animaux et leur potentielle réponse aux changements climatiques
• L'écologie bactérienne du microbiote digestif au contrôle du climat
• Modifier les génome: de la biologie de synthèse des biofuels à la thérapie génique et leur éthique.

Niveau requis : Avoir suivi au moins un module de Biologie en deuxième année.
Langue du cours : Anglais et/ou Français
Credits ECTS : 4