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Cours scientifiques - BIO_42051_EP : Biologie cellulaire et développement

Domaine > Biologie.

Illustration de la fiche

Descriptif

La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle de tous les organismes vivants. Le but de ce cours est de décrire l’organisation et le fonctionnement de la cellule, ainsi que la façon dont un organisme complexe se construit à partir de ces briques élémentaires. Ce cours permet la découverte de la biologie cellulaire et de la biologie du développement, disciplines centrales des sciences de la vie, à l’interface avec de nombreux autres aspects de la biologie, mais aussi avec la physique, la chimie, l’informatique et les sciences de l’ingénieur.

Les principales thématiques abordées seront :

La cellule est la plus structure minimale nécessaire à la vie. Il est de ce fait intéressant de comprendre ce qu’est une cellule, comment elle est organisée, comment elle fonctionne. 6 amphis sont consacrés à ces questions. Ils abordent notamment:

  • l’organisation interne de la cellule (membranes, compartimentation, trafic)
  • l’intégration de la cellule dans son environnement
  • la multiplication et la mort cellulaire. Ces deux grandes ‘fonctions’ cellulaires sont l’occasion de voir comment la cellule peut, à l’aide de molécules et de réactions chimiques simples, contrôler des fonctions complexes et prendre des décisions comme se diviser ou se suicider.

La cellule est aussi la brique élémentaire avec laquelle sont construits les organismes plus complexes. La biologie du développement cherche à comprendre ce processus et à répondre à des questions comme:

  • comment se fait-il que l’organisme adulte contiennent plein de cellules différentes alors qu’elles proviennent toute d’une seule cellule au départ ?
  • comment se mettent en place les axes de symétrie et les différences le long de ces axes (tête d’un côté et pieds de l’autre) ? Ces axes sont-ils déjà présents dans l’œuf ?
  • comment construire des formes et des organes complexes et non un simple tas de cellules ?

BIO451 constitue une base solide et conseillée pour les autres cours de biologie d’année 2 et 3. Il est complémentaire de BIO452. C’est aussi l’occasion d’aborder beaucoup de sujets d’actualité: clonage, cellules souches, médecine régénérative, Crispr, thérapie génique, cancer, épigénétique…

Objectifs pédagogiques

Le cours BIO451 s’adresse à un public varié avec des attentes très différentes. Il a de ce fait plusieurs objectifs pédagogiques:

  • Vous apportez des bases solides en biologie cellulaire. Ces bases sont indispensables à ceux qui souhaitent poursuivre en biologie, ou dans des carrières au contact de la biologie et des biotechnologies.

Pour ceux qui n’iront pas au-delà de BIO451 en biologie, le cours leur donnera les clés pour comprendre les enjeux et révolutions en cours en biologie et en médecine. Le cours aborde par exemple : le cancer, l’épigénétique, les organismes génétiquement modifiés, la thérapie génique, les cellules souches, les organoïdes, la médecine personnalisée.

  • Vous confrontez à des raisonnements un peu différents. La biologie moderne est une science expérimentale jeune, en pleine explosion, dans laquelle beaucoup reste à découvrir. On y apprend à raisonner avec des inconnues, avec des incertitudes expérimentales, tout en restant rigoureux. L’expérience montre que c’est un exercice très formateur pour qui a reçu une formation plus mathématisée.

 

  • Vous intéressez à une science en pleine explosion. Le cours, bien que partant des bases, tente le plus souvent possible d’aller jusqu’aux applications les plus récentes, à la base de changements majeurs en thérapeutique notamment. La biologie est aussi une science de plus en plus aux interfaces avec la physique, la mécanique, l’informatique ou la chimie, et offre de nombreuses perspectives dans ces domaines.

Note aux étudiants de la filière BCPST:

Le cours BIO451 couvrant les bases de la biologie cellulaire et de la biologie du développement, il inévitablement redondant avec bon nombre de notions vues en BCPST. Il le fait cependant avec un point de vue un peu différent, et certains chapitres (apoptose par exemple) sont nouveaux.

10 blocs ou créneaux

effectifs minimal / maximal:

1/120

Diplôme(s) concerné(s)

Parcours de rattachement

Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux

Aucun prérequis, ouvert à tous. Certaines notions de biologie moléculaire (ADN, ARN, protéines, transcription, traduction), vues en BIO452, sont réutilisées. Elles sont néanmoins rappelées en début de cours, et suivre BIO451 sans avoir suivi BIO452 est tout à fait possible.

Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique

Aucun prérequis, ouvert à tous, y compris à ceux n'ayant pas fait de biologie depuis la seconde. Certaines notions vues en BIO452 sont réutilisées. Elles sont néanmoins rappelées en début de cours, et suivre BIO451 sans avoir suivi BIO452 est tout à fait possible.

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique

Vos modalités d'acquisition :

Contrôle écrit de 3h.
Documents autorisés : Tous documents (polycopiés cours, techniques, notes personnelles)
Dictionnaire papier pour les FUI & FUI-FF (ex. EV2 et EV3)
Matériel autorisé : Calculatrice
Matériels interdits : ordinateurs, Ipad, tablettes et téléphones portables.

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)L'UE est acquise si note finale transposée >= C

Les modalités de l'examen de remplacement/rattrapage dépendent du nombre d'élèves concernés. Au-delà de 10, il s'agit d'une épreuve ecrite dans un format comparable à l'épreuve originale. En deça de 10 élèves, il s'agit d'une épreuve orale (45 minutes de préparation, tous documents autorisés, 30 minutes d'interrogation orale).

 

Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

Le coefficient de l'UE est : 10

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

La note obtenue est classante.

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
    L'UE est acquise si note finale transposée >= C
    • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

    Le coefficient de l'UE est : 10

    La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

    La note obtenue est classante.

    Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux

    Vos modalités d'acquisition :

    Contrôle écrit de 3h.
    Documents autorisés : Tous documents (polycopiés cours, techniques, notes personnelles)
    Dictionnaire papier pour les FUI & FUI-FF (ex. EV2 et EV3)
    Matériel autorisé : Calculatrice
    Matériels interdits : ordinateurs, Ipad, tablettes et téléphones portables.

    Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)L'UE est acquise si note finale transposée >= C

    Les modalités de l'examen de remplacement/rattrapage dépendent du nombre d'élèves concernés. Au-delà de 10, il s'agit d'une épreuve ecrite dans un format comparable à l'épreuve originale. En deça de 10 élèves, il s'agit d'une épreuve orale (45 minutes de préparation, tous documents autorisés, 30 minutes d'interrogation orale).

     

    Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

    La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

     

     

    Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
      L'UE est acquise si note finale transposée >= C
      • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

      La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

      Programme détaillé

      Le cours est divisé en 10 chapitres (amphi + petite classe).

      1) Introduction à la cellule.

      Qu’est-ce qu’une cellule ? De quoi est-elle constituée ? Comment la cellule (et donc la vie) est-elle apparue sur terre ? Comment la vie a-t-elle évoluée depuis ?

       

      2) La membrane biologique.

      Une cellule est délimitée par une membrane qui sert à la fois de barrière à la diffusion et de zone d’échange de matière et d’information. De quoi est constituée cette membrane ? Quelles sont propriétés physico-chimiques ? Quelles conséquences fonctionnelles sur la vie des cellules ?

       

      3) Compartimentation et trafic intra-cellulaire.

      Chez certains être vivants (eucaryote), la cellule est subdivisée en compartiments (noyau par exemple). Quels sont les principaux compartiments et leurs fonctions ? Comment la cellule adresse-t-elle les bons constituants (protéine notamment) aux bons compartiments ?

       

      4) La cellule et son environnement.

      De nombreux être vivants sont constitués de plusieurs cellules (animaux, végétaux par exemple). Comment les cellules s’associent-elles pour construire ces organismes ? Comment communiquent-elles pour coordonner leurs activités ?

       

      5) Division et cycle cellulaire.

      Pour construire un organisme ou renouveler un tissu, de nouvelles cellules doivent être produites. Elles le sont par division d’une cellule mère en cellules filles. Comment se déroule cette division ? Comment s’assurer que chaque cellule fille reçoit tout ce dont elle a besoin ? Comment la division cellulaire est-elle régulée ? Comment limiter notamment la division et éviter la formation de cancer ?

       

      6) Apoptose.

      L’apoptose est un suicide cellulaire. Il fait partie de la vie normale d’un organisme. Pourquoi ? Comment une cellule se suicide-t-elle ? Comment prend-elle une telle décision ?

       

      7) Identité cellulaire.

      Dans les organismes pluricellulaires, toutes les cellules n’ont pas la même fonction (neurone vs muscle vs épiderme par exemple). Qu’est-ce qui diffère entre cellules différentes ? Quand et comment apparaissent les différences entre cellules ? Que sont les cellules souches, qui ne se différencient pas ou peu ? Quelles applications en thérapie (médecine régénérative / thérapie génique)

       

      8) Mise en place des axes corporels.

      Tous les animaux présentent des axes (3 le plus souvent : antéro-postérieur, dorso-ventral et gauche-droite). Tous ces organismes dérivent pourtant d’une unique cellule œuf dans laquelle ces axes ne semblent pas présents. Quand et comment faire apparaître des axes et des asymétries le long de ces axes. 3 exemples démontreront 3 façons différentes de faire apparaitre un axe corporel.

       

      9) Morphogenèse.

      La construction d’un organisme implique la création de formes (formes visibles du corps, mais aussi organisation des cellules en tissus et organes). Comment ces formes sont-elles construites ? Comment des cellules peuvent-elles se déplacer dans un organisme ? Quelles applications en médecine régénérative ?

       

      10) Révisions

      Mots clés

      Biologie cellulaire, biologie du développement, trafic, membrane, division, cycle cellulaire, apoptose, morphogenèse, cellules souches, cancer, médecine régénérative
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