Descriptif
Responsables pédagogiques Francoise Ochsenbein, Anatole Chessel
Prérequis : BIO_1S001_EP
Ce cours, BIO_2F001_EP, intitulé « Les macromolécules dans leur environnement » explore les spécificités des macromolécules biologiques et la manière dont elles exercent leurs fonctions dans le monde vivant. Une introduction approfondie aux méthodes de détermination et de prédiction de leur structure permet de comprendre en quoi ces informations moléculaires sont essentielles pour appréhender les mécanismes à l’origine des grandes fonctions biologiques, mais aussi pour l’ingénierie de nouvelles molécules actives, avec des applications dans les domaines de la santé et de l’environnement. La présentation de concepts-clés en biologie cellulaire et en biologie du développement permet ensuite d’abstraire et de modéliser les processus à l’échelle cellulaire et multicellulaire. Le cours met en valeur les apports interdisciplinaires de la physique, de la chimie et de l’informatique à la compréhension du vivant. Chaque séance est complétée par un travail pratique sur ordinateur, fondé sur des exemples concrets et progressifs.
Langue du cours : anglais
Objectifs pédagogiques
- Acquérir des connaissances fondamentales en biologie, en se familiarisant avec les concepts-clés de la biologie moléculaire, cellulaire et du développement.
- S’initier aux méthodes expérimentales et computationnelles permettant d’étudier la structure et les interactions des macromolécules biologiques.
- Développer une vision intégrée et interdisciplinaire de la biologie, à l’interface avec la physique, la chimie et les sciences informatiques.
- Mieux appréhender les enjeux actuels de la biotechnologie, ses évolutions récentes, et ses applications dans les domaines de la santé, de l’environnement.
- Comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine de certaines pathologies, notamment les maladies génétiques, et découvrir comment sont conçues les stratégies thérapeutiques associées.
- Se sensibiliser aux grands défis contemporains de la biologie et à la manière dont la recherche fondamentale peut y répondre.
effectifs minimal / maximal:
10/16Diplôme(s) concerné(s)
Parcours de rattachement
- Bachelor en sciences - S3 - Double spécialité Mathématiques et Physique
- Bachelor en sciences - S3 - Double spécialité Mathématiques et Économie
- Bachelor en Sciences - S3 - Double spécialité Mathématiques et Informatique
Objectifs de développement durable
ODD 3 Bonne santé et bien-être.Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
BIO_1S001_EP
Pour les étudiants du diplôme Bachelor of Science de l'Ecole polytechnique
Vous devez avoir validé l'équation suivante : UE BIO_1S001_EP
BIO_1S001_EP
Règle d'exclusion : UE CHE_2F001_EP
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade américainPour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
Main Examination
Grade 1 (35%):
Intermediate written exam 20 min at Tutorial 7 (14 pts in total).
No additional material is allowed.
Bonus points (2 pts) for active participation in Lectures.
Grade 2 (35%):
Intermediate written exam 20 min at Tutorial 14 (14 pts in total).
No additional material is allowed.
Bonus points (2 pts) for active participation in Lectures.
Grade 3 (30%)
Oral presentation on a personal work (article analysis), 10 min presentation/10 min questions (12 pts).
(No additional material allowed except Power-point presentation).
Remedial Examination
Oral examination 30 min Q&A on Lectures, Tutorials, and Practical courses (No additional material is allowed).
- Crédits ECTS acquis : 3 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Bachelor of Science de l'Ecole polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
Main Examination
Grade 1 (35%):
Intermediate written exam 20 min at Tutorial 7 (14 pts in total).
No additional material is allowed.
Bonus points (2 pts) for active participation in Lectures.
Grade 2 (35%):
Intermediate written exam 20 min at Tutorial 14 (14 pts in total).
No additional material is allowed.
Bonus points (2 pts) for active participation in Lectures.
Grade 3 (30%)
Oral presentation on a personal work (article analysis), 10 min presentation/10 min questions (12 pts).
(No additional material allowed except Power-point presentation).
Remedial Examination
Oral examination 30 min Q&A on Lectures, Tutorials, and Practical courses (No additional material is allowed).
- Crédits ECTS acquis : 3 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Programme détaillé
L’ensemble des notions abordées est illustré par des applications concrètes dans les domaines de la santé et de l’environnement. Les cours sont enrichis d’un éclairage historique retraçant les grandes avancées scientifiques et les évolutions récentes du domaine. Les séances en salle informatique permettent d’approfondir les concepts présentés en cours à travers des approches pratiques et interactives. Les exercices s’appuient sur des exemples issus d’un système biologique simple, assurant ainsi une progression cohérente et permettant de répondre à une problématique globale à partir d’un cas d’étude spécifique.
Le cours débute par une introduction aux propriétés physico-chimiques des macromolécules, suivie d’une présentation des principales techniques de biologie structurale : cristallographie, cryo-microscopie électronique et résonance magnétique nucléaire (RMN). Les travaux pratiques initient les étudiants à l’analyse et à la visualisation de structures moléculaires à partir de données expérimentales. Un cours est spécifiquement dédié aux forces qui stabilisent les structures des macromolécules ainsi qu’aux principes thermodynamiques sous-jacents.
La problématique de la prédiction de structure est également abordée, avec un focus sur les apports récents d’AlphaFold et l’utilisation des données évolutives, dans le cadre de l’étude des contraintes fonctionnelles pesant sur les séquences. Les séances suivantes explorent les complexes macromoléculaires dans leur environnement cellulaire, les mécanismes de repliement assisté par les chaperons, ainsi que les stratégies de design de médicaments ou de macromolécules artificielles à visée thérapeutique.
La suite du cours introduit les aspects cellulaires et la biologie du développement, avec une attention particulière portée à la notion de tissu. Un focus est proposé sur les tissus épithéliaux, leur composition, leur modélisation, ainsi que les mécanismes de leur formation et de leur renouvellement, qu’ils soient physiologiques ou pathologiques. Enfin, le cours aborde les mécanismes de la morphogenèse, incluant l’embryogenèse et l’organogenèse.