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The Ecole polytechnique learning platform, based on Moodle, allows you to find the individual courses (lectures, seminars, projects, etc.) which make up our academic programs.

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Please note that not all courses are available to all students. If you are unsure whether or not you can register for a particular course, you should contact the professors in charge of your program. For the “Diplôme d’ingénieur” and Master Université Paris Saclay, you will find the detailed curriculum on this website: https://portail.polytechnique.edu/etudes/fr.  For the Graduate Degree programs, please use this website: https://portail.polytechnique.edu/graduatedegree/

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    Available courses

    Ce module correspond à un projet de recherche individuel ou en petit groupe effectué en association avec un chercheur.Les élèves découvrent un problème biologique à travers un travail de modélisation ou simulation.
    Ils acquièrent de nouvelles connaissances tout en mettant en pratique les concepts de cours.
    Le langage de programmation Python est utilisé, en particulier la librairie Biopython.

    Les sujets abordés comprennent l'analyse, la prédiction et l'ingénierie des séquences et des structures de protéines et d'ADN/ARN.
    Chaque semaine, le point sur l'avancement des travaux est fait avec les Enseignants.

    Niveau requis : Au moins un module de biologie en année 2
    Langue du cours
    : Français

     

     




    Bioinformatics Project 

    This module corresponds to an individual or joint research project carried out in association with a researcher.
    Students discover a biological problem through modeling or simulation work.
    They acquire new knowledge while putting into practice the concepts of courses.
    The Python programming language is used, in particular the Biopython library.

    Topics include the analysis, prediction and engineering of sequences and Structures of proteins and DNA/RNA.
    Every week, the work progress is evaluated with the professors.

    Required level: At least one biology module in year 2.

    Langue du cours : French

    Projet obligatoire sur les 2 périodes

    Les projets seuls ou en binôme feront l'objet de discussions élèves-enseignants et seront associés l'un des modules suivis.
    Les projets proposés par le Département de Biologie seront accessibles dans le PA BioInformatique.

    Le projet pourra se dérouler selon une des trois options suivantes:
     
    - BIO511- Projet de recherche: La première option consiste en une activité de recherche dans un laboratoire. Dans la plupart des projets de cette option, une partie production de données sera suivie d’un partie d’analyses et de modélisation. Il s’agit d’une première initiation et prise de contact personnelle avec le monde de la recherche.

    - BIO512-Projet bibliographique: Cette option consiste à élaborer une recherche bibliographique approfondie sur un sujet précis en rapport avec un des cours de  troisième année. L’objectif est d’être capable de présenter cette thématique de façon synthétique, accessible et pédagogique sous forme d’une présentation de type cours associé à un document écrit.
    - BIO512- Projet élaboration de projet: Cette option consiste à élaborer une demande de financement pour un projet de recherche. L’objectif sera de définir, sur une des thématiques proposées en troisième année, une projet scientifique novateur et ambitieux, de le rédiger et l’exposer à l’oral.

    Le but du projet de 3ème année est de démarrer un projet personnel autour d’une thématique de recherche en biologie en mêlant réflexion, analyse bibliographique et/ou expériences et analyses de données.  Le projet sera à réaliser seul ou en binôme (éventuellement plus mais il faudra alors une répartition très explicite des différentes tâches). Il sera à rattacher à un des enseignements de 3ème année que vous avez choisi afin que vous puissiez parler régulièrement de vos progrès et interrogations avec vos enseignants. Pour que ces projets soient couronnés de succès, ils est nécessaire qu’il y ait un réel engagement de votre part, tant dans le temps de travail qui devra y être consacré dès les premières semaines, que dans l’ouverture d’esprit  et la maturité dont vous devrez faire preuve, pour récupérer des sources d’informations diverses auprès de vos enseignants mais aussi des enseignants d’autres départements ou de chercheurs de la région. C’est en faisant vivre votre projet que vous apprendrez le plus.

    Calendrier :
    Une liste de projets et de sujets vous seront présentés lors de la Présentation en Septembre. A l’issue de cette journée, chaque étudiant devra avoir défini un projet, un sujet et/ou choisi une enseignant référent. Les projets et sujets présentés restent ouverts, ils ont pour objectif de vous donner des points de départ et de vous exposer les différents champs d’expertise des enseignants du département de biologie. Libre à vous de faire évoluer ces projets ou de discuter avec les enseignants pour en faire émerger de nouveaux qui vous tiennent à cœur, notre seul objectif étant de nous assurer que ces projets soient cohérents et réalisables pour que vous puissiez vous y épanouir pleinement.

    Voici quelques thèmes possibles : 

    - Ecologie et Evolution : Recueils et analyses de données écologiques et analyses de modèles populationnels. 

    - Génomique, génétique, transcriptomique : utilisation de la révolution du séquençage pour étudier des génomes bactériens, des microbiotes, des modulations de l’expression des gènes.
    - Biologie cellulaire, Optique et analyse d’images : Utilisation de la révolution en imagerie pour étudier des phénomènes cellulaires et les modéliser
    - Biomécanique et Biophysique multi-échelles

    - Biologie Synthétique et Systémique : Synthèse d’organismes modifiés, analyses de réseaux et bioinformatique, dossier éthique.

    Modalités d'évaluation :
    •septembre à fin février : déroulement du projet, une demi-journée par semaine en coordination avec votre tuteur.
    • mi-décembre  soutenance intermédiaire organisée en fin de première période.
    • mi-mars/fin mars: rédaction d'un bref rapport et d’une soutenance orale.

    A part la limite de 10 à 15 pages, plus d’éventuelles annexes pour ceux qui le désirent, nous n’avons pas d’exigences particulières. Une présentation orale de 15 mn  (30 mn pour un binôme) sera suivie dune discussion de 15mn avec les coordinateurs et tuteurs du projet.

    Langue du cours : Français
    Credits ECTS : 8

    -Projet de recherche: La première option consiste en une activité de recherche dans un laboratoire. Dans la plupart des projets de cette option, une partie production de données sera suivie d’un partie d’analyses et de modélisation. Il s’agit d’une première initiation et prise de contact personnelle avec le monde de la recherche.

    -Projet bibliographique: Cette option consiste à élaborer une recherche bibliographique approfondie sur un sujet précis en rapport avec un des cours de  troisième année. L’objectif est d’être capable de présenter cette thématique de façon synthétique, accessible et pédagogique sous forme d’une présentation de type cours associé à un document écrit.
    -Projet élaboration de projet: Cette option consiste à élaborer une demande de financement pour un projet de recherche. L’objectif sera de définir, sur une des thématiques proposées en troisième année, une projet scientifique novateur et ambitieux, de le rédiger et l’exposer à l’oral.

    Le but du projet de 3ème année est de démarrer un projet personnel autour d’une thématique de recherche en biologie en mêlant réflexion, analyse bibliographique et/ou expériences et analyses de données.  Le projet sera à réaliser seul ou en binôme (éventuellement plus mais il faudra alors une répartition très explicite des différentes tâches). Il sera à rattacher à un des enseignements de 3ème année que vous avez choisi afin que vous puissiez parler régulièrement de vos progrès et interrogations avec vos enseignants. Pour que ces projets soient couronnés de succès, ils est nécessaire qu’il y ait un réel engagement de votre part, tant dans le temps de travail qui devra y être consacré dès les premières semaines, que dans l’ouverture d’esprit  et la maturité dont vous devrez faire preuve, pour récupérer des sources d’informations diverses auprès de vos enseignants mais aussi des enseignants d’autres départements ou de chercheurs de la région. C’est en faisant vivre votre projet que vous apprendrez le plus.

    Calendrier :
    Une liste de projets et de sujets vous seront présentés lors de la Présentation en Septembre. A l’issue de cette journée, chaque étudiant devra avoir défini un projet, un sujet et/ou choisi une enseignant référent. Les projets et sujets présentés restent ouverts, ils ont pour objectif de vous donner des points de départ et de vous exposer les différents champs d’expertise des enseignants du département de biologie. Libre à vous de faire évoluer ces projets ou de discuter avec les enseignants pour en faire émerger de nouveaux qui vous tiennent à cœur, notre seul objectif étant de nous assurer que ces projets soient cohérents et réalisables pour que vous puissiez vous y épanouir pleinement.

    Modalités d'évaluation :
    •septembre à fin février : déroulement du projet, une demi-journée par semaine en coordination avec votre tuteur.
    • mi-décembre  soutenance intermédiaire organisée en fin de première période.
    • mi-mars/fin mars: rédaction d'un bref rapport et d’une soutenance orale.

    A part la limite de 10 à 15 pages, plus d’éventuelles annexes pour ceux qui le désirent, nous n’avons pas d’exigences particulières. Une présentation orale de 15 mn  (30 mn pour un binôme) sera suivie dune discussion de 15mn avec les coordinateurs et tuteurs du projet.

    Langue du cours : Français
    Credits ECTS : 8


     

    Projet obligatoire sur les 2 périodes

    Les projets seuls ou en binôme feront l'objet de discussions élèves-enseignants et seront associés l'un des modules suivis.
    Les projets proposés par le Département de Biologie seront accessibles dans le PA BioInformatique.

    Le projet pourra se dérouler selon une des trois options suivantes:
    -Projet de recherche: La première option consiste en une activité de recherche dans un laboratoire. Dans la plupart des projets de cette option, une partie production de données sera suivie d’un partie d’analyses et de modélisation. Il s’agit d’une première initiation et prise de contact personnelle avec le monde de la recherche.

    -Projet bibliographique: Cette option consiste à élaborer une recherche bibliographique approfondie sur un sujet précis en rapport avec un des cours de  troisième année. L’objectif est d’être capable de présenter cette thématique de façon synthétique, accessible et pédagogique sous forme d’une présentation de type cours associé à un document écrit.
    -Projet élaboration de projet: Cette option consiste à élaborer une demande de financement pour un projet de recherche. L’objectif sera de définir, sur une des thématiques proposées en troisième année, une projet scientifique novateur et ambitieux, de le rédiger et l’exposer à l’oral.

    Le but du projet de 3ème année est de démarrer un projet personnel autour d’une thématique de recherche en biologie en mêlant réflexion, analyse bibliographique et/ou expériences et analyses de données.  Le projet sera à réaliser seul ou en binôme (éventuellement plus mais il faudra alors une répartition très explicite des différentes tâches). Il sera à rattacher à un des enseignements de 3ème année que vous avez choisi afin que vous puissiez parler régulièrement de vos progrès et interrogations avec vos enseignants. Pour que ces projets soient couronnés de succès, ils est nécessaire qu’il y ait un réel engagement de votre part, tant dans le temps de travail qui devra y être consacré dès les premières semaines, que dans l’ouverture d’esprit  et la maturité dont vous devrez faire preuve, pour récupérer des sources d’informations diverses auprès de vos enseignants mais aussi des enseignants d’autres départements ou de chercheurs de la région. C’est en faisant vivre votre projet que vous apprendrez le plus.

    Calendrier :
    Une liste de projets et de sujets vous seront présentés lors de la Présentation en Septembre. A l’issue de cette journée, chaque étudiant devra avoir défini un projet, un sujet et/ou choisi une enseignant référent. Les projets et sujets présentés restent ouverts, ils ont pour objectif de vous donner des points de départ et de vous exposer les différents champs d’expertise des enseignants du département de biologie. Libre à vous de faire évoluer ces projets ou de discuter avec les enseignants pour en faire émerger de nouveaux qui vous tiennent à cœur, notre seul objectif étant de nous assurer que ces projets soient cohérents et réalisables pour que vous puissiez vous y épanouir pleinement.

    Voici quelques thèmes possibles : 

    - Ecologie et Evolution : Recueils et analyses de données écologiques et analyses de modèles populationnels. 

    - Génomique, génétique, transcriptomique : utilisation de la révolution du séquençage pour étudier des génomes bactériens, des microbiotes, des modulations de l’expression des gènes.
    - Biologie cellulaire, Optique et analyse d’images : Utilisation de la révolution en imagerie pour étudier des phénomènes cellulaires et les modéliser
    - Biomécanique et Biophysique multi-échelles

    - Biologie Synthétique et Systémique : Synthèse d’organismes modifiés, analyses de réseaux et bioinformatique, dossier éthique.

    Modalités d'évaluation :
    •septembre à fin février : déroulement du projet, une demi-journée par semaine en coordination avec votre tuteur.
    • mi-décembre  soutenance intermédiaire organisée en fin de première période.
    • mi-mars/fin mars: rédaction d'un bref rapport et d’une soutenance orale.

    A part la limite de 10 à 15 pages, plus d’éventuelles annexes pour ceux qui le désirent, nous n’avons pas d’exigences particulières. Une présentation orale de 15 mn  (30 mn pour un binôme) sera suivie dune discussion de 15mn avec les coordinateurs et tuteurs du projet.

    Langue du cours : Français
    Credits ECTS : 8

    Le système immunitaire remplit la fonction essentielle de défense de l’organisme contre les agents infectieux tels que les virus, les bactéries, les champignons ou les parasites pluricellulaires. L’objectif de ce cours est de comprendre comment le système immunitaire permet de se défendre contre ces différents pathogènes. Les stratégies développées par certains agents infectieux pour contrer le système immunitaire seront également présentées, illustrant ainsi la complexité des relations hôtes-pathogènes. Ce cours traitera enfin des applications thérapeutiques, actuellement utilisées ou en cours de développement, visant à combattre les agents pathogènes et à répondre aux problèmes majeurs de santé publique posés par les maladies infectieuses.

    Les principaux thèmes abordés seront :

    •  La diversité des agents pathogènes humain
    • L’immunité innée et les mécanismes de défense à l’échelle de la cellule
    • Les barrières du corps humain
    • Les lymphocytes B et les anticorps
    • Le rôle des lymphocytes T dans la réponse immunitaire
    • La communication entre les effecteurs du système immunitaire
    • Les déficiences naturelles ou induites du système immunitaire
    • La vaccinologie
    • Les défis actuels du traitement des maladies infectieuses

    Niveau requis : Avoir suivi au moins un module de Biologie en deuxième année.

    Langue du cours : Français
    Credits ECTS : 4




    Immunology and infectious diseases

    The immune system is essential to defend the organism against pathogens such as viruses, bacteria, fungi or pluricellular parasites. The goal of this course is to understand how the human immune system fights against these pathogens. Strategies developed by specific pathogens to counteract the immune system will also be highlighted to illustrate the complexity of host-pathogens interactions. Finally, this course will discuss the therapeutic approaches and strategies, currently used or under development, that will help to solve the major public health issues raised by infectious diseases.

    The main themes discussed in this course are :

    • Diversity of pathogens
    • Innate immunity and cell defense mechanisms
    • Host barriers
    • B Lymphocytes and antibodies
    • Role of T lymphocytes in the immune response
    • Communicaiton between effectors of the immune system
    • Natural or acquired deficiencies of the immune system
    • Vaccinology
    • Current challenges raised by infectious diseases

    Niveau requis : At least one biology module in year 2.

    Langue du cours : French
    Credits ECTS : 4

    BIO553  : "Biotechnologies pour la médecine et l’agriculture”  (A. Meunier et L. Lepiniec)

    I) Biotechnologies pour la médecine: vers une médecine régénérative (A. Meunier)
    Comment réparer des tissus abimés par l’âge ou la maladie ? En dehors des chimiothérapies, les greffes d’organes et la pose de prothèses ont tenté de répondre à ce défi en remplaçant l’organe ou le tissu abimé. Lorsqu’elles sont possibles et tolérées par l’organisme, ces interventions très lourdes nécessitent des traitements à vie. Les progrès de la biologie cellulaire et moléculaire ont permis l’émergence de nouvelles thérapies, utilisant des processus biologiques sélectionnés au cours de l’évolution pour réparer des tissus déficients. Ce volet de la médecine, appelé  "médecine régénérative", cible une guérison définitive du patient et fait l’objet d’une recherche très active. Une large partie du cours sera dédiée à la biologie des cellules souches, domaine en plein essor et dont l'influence et les applications vont grandissantes. Nous verrons que certaines cellules humaines ont gardé un potentiel souche et que, par ailleurs, nous sommes maintenant capable de reprogrammer en cellules souches des cellules adultes différenciées (iPS). Nous montrerons également comment l’utilisation de parasites spécialisés dans le détournement de la machinerie cellulaire, ainsi que l’utilisation de systèmes enzymatiques bactériens comme le système CRISPR/Cas9 permettent la modification de  l’expression de gène dans des types cellulaires ciblés. Enfin, nous discuterons les problématiques éthiques ainsi que les limites à imposer à la modification et à la commercialisation du vivant.

    Les thèmes abordés sont :
    • Mécanismes moléculaires et cellulaires de la régénération des tissus chez la planaire, la salamandre et l'Homme: une boite à outils pour la médecine régénérative
    • Formation et utilisation de cellules souches pluripotentes pour réparer/remplacer un organe défectueux: des études précliniques aux premiers essais cliniques
    • Stratégies thérapeutiques basées sur l'emploi de cellules souches adultes
    • Vectorisation virale et thérapie génique
    • L'édition de gènes, des Zinc Finger nucléases au système CRISPR/Cas9: peut-t-on et doit-t-on ré-écrire notre génome ?

    II) Biotechnologies pour l’agriculture (L. Lepiniec)
    Avec l’augmentation de la population mondiale et une limitation des ressources (terres arables, ressources fossiles, et eau douce), la sécurité alimentaire reste un défi majeur. Ce défi est amplifié par une utilisation croissante de la biomasse végétale pour la chimie verte et la production d’énergie. Simultanément les changements climatiques et l’importance de préserver l’environnement et la biodiversité font peser des contraintes supplémentaires sur les systèmes de production. Dans ce contexte, il semble nécessaire de développer  une « intensification durable » de l’agriculture.

    Nous verrons dans ce cours comment la biologie et les biotechnologies végétales peuvent contribuer à relever ces défis. Dans une première partie nous aborderons les bases génétiques, moléculaires et cellulaires du développement et de la reproduction des plantes et de leur domestication. Dans une seconde partie, nous étudierons les développements récents de la génomique et des biotechnologies (clonage, transgenèse et édition des génomes) et verrons comment ils peuvent contribuer à l’amélioration des plantes pour répondre aux différents enjeux agronomiques, industriels, environnementaux ou sociétaux.

    Points abordés sont :

    • Enjeux de la biologie et de l’amélioration des plantes
    • Reproduction et développement des plantes
    • Bases génétiques et moléculaire de l’évolution, la domestication, et l’amélioration  des plantes
    • Biotechnologie moléculaires et cellulaires, clonage, transgénèse, et édition des génomes

    En PC, l'accent sera mis sur l'analyse d'articles récents illustrant les promesses, les difficultés et les limites éthiques à modifier le vivant.

    Numéro clausus : 45
    Niveau requis :
    Avoir suivi au moins un module de Biologie en année 2.
    Langue du cours : Français
    Credits ECTS : 4


     




    BIO553  :  Biotechnology for Health and Agriculture(A. Meunier et L. Lepiniec)

    I) Biotechnology & Medicine: Towards Regenerative Therapies (A. Meunier)
    How to repair tissue damaged by age or disease? In addition to chemotherapy, organ transplants and prostheses have attempted to respond to this challenge by replacing the damaged organ or tissue. When possible and tolerated by the body, these very heavy interventions require lifelong treatments. Advances in cellular and molecular biology have led to the emergence of new therapies, using evolutionarily selected biological processes to repair deficient tissues. This part of medicine, called "regenerative medicine", targets a definitive cure of the patient and is the subject of a very active research. A large part of the course will be devoted to stem cell biology, a field in full expansion and whose influence and applications are growing. We will see that some human cells have kept a stem cell potential. In addition, we are now able to reprogram differentiated adult cells into pluripotent stem cells (iPS). We will also show how the use of parasites specialized in the diversion of cellular machinery, combined to the use of bacterial enzymatic systems such as the CRISPR / Cas9 system allow the modification of gene expression in targeted cell types. Finally, we will discuss the ethical issues as well as the limits to be imposed on the modification and the commercialization of living.

    The notions that will be developed:

    • Molecular and cellular mechanisms of tissue regeneration in planarians, salamanders and humans: a toolbox for regenerative medicine
    • Formation and use of pluripotent stem cells to repair / replace a defective organ: from preclinical studies to early clinical trials
    • Therapeutic strategies based on the use of adult stem cells
    • Viral vectorization and gene therapy
    • The edition of genes, from Zinc Finger nucleases to the CRISPR / Cas9 system: can we and must we re-write our genome?

     

    II) Biotechnology & agriculture (L. Lepiniec)
    With increasing world population and limited resources availability (e.g. arable land, fossil carbon, and water), food security remains a major challenge. This challenge is amplified by an increasing use of plant biomass for green chemistry and energy production. At the same time, climate change and the importance of preserving the environment and biodiversity cause additional constraints on production systems. In this context, it seems necessary to develop a "sustainable intensification" of agriculture.
    In this course, we will see how plant biology and biotechnology can contribute to tackle these challenges, and their potential risks or limitations. In the first part we will discuss the genetic, molecular and cellular bases of plant development and reproduction and their domestication. In a second part, we will present recent developments in genomics and biotechnologies (cloning, transgenesis and genome editing) and will see how they can contribute to plan breeding to meet the different agronomic, industrial, environmental or social challenges.

    Topics : 

    • Current Issues in plant biology and breedingPlant Reproduction and development
    • Plant Reproduction and development
    • Genetic and molecular bases of plant evolution, domestication, and breeding
    • Molecular and cellular biotechnology, cloning, transgenesis, and genome editing

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

     

     

    L’écologie, science des interactions entre les organismes et leur environnement, est une discipline incontournable pour analyser les relations entre l’Homme et la nature, c’est-à-dire comprendre comment les sociétés humaines et le reste de la biosphère s’influencent mutuellement.

    Ce cours s’articule autour du concept de Biodiversité –la diversité du vivant et de ses interactions– et aborde les concepts fondamentaux du fonctionnement des populations et des écosystèmes, afin de donner des clés scientifiques pour comprendre et résoudre des problèmes d’ordre écologique : effets des changements globaux sur la biodiversité, impact d’un choix « agrocarburants » sur les cycles hydrologiques, conséquences de la disparition des espèces sur la santé humaine, etc.

    Les approches interdisciplinaires sont cruciales pour comprendre la dynamique de la biodiversité en interaction avec les sociétés humaines et l’environnement physique (par exemple relation dynamique du climat / dynamique de la végétation, modélisation mathématique…). L’accent sera mis notamment sur la notion de service écosystémique (fonction de l’écosystème utilisée par l’homme) : il s’agit d’un concept à l’interface entre écologie, économie et sciences sociales qui permet d’analyser la dépendance des sociétés humaines vis-à-vis de la Biodiversité et de discuter la durabilité des systèmes environnementaux.

    Niveau requis : Pas de prérequis
    Langue du cours : Français
    Credits ECTS : 4

     




    Biodiversity and ecosystem functioning

    Ecology, the science of interactions between organisms and their environment, is the most relevant discipline to analyze the relationships between Humans and Nature, i.e. to understand how human societies and the rest of the biosphere influence each other.

    This course focuses on the concept of Biodiversity - the diversity of living organisms and their interactions - and examines the functioning of ecological systems, from populations to ecosystems. The general aim of the course is to provide scientific tools to understand and solve ecological problems, such as the effects of global change on biodiversity, the impact of biofuel expansion on hydrological cycles, the consequences of species loss on human health, etc.

    Interdisciplinary approaches are crucial to understand the joint dynamics of biodiversity, human societies and the physical environment. Emphasis will be placed on the notion of ecosystem service (natural processes that sustain and fulfill human life): this concept lies at the interface between ecology, economics and social sciences and makes it possible to analyze how human societies depend on biodiversity and to discuss the sustainability of environmental systems.

    Requirements : No prerequisite

    Génomes: diversité, environnement et santé humaine

    Au cours de la dernière décennie, en réduisant drastiquement le coût du séquençage de l'ADN et de synthèse, les sciences de l'ingénieur ont révolutionné la recherche biologique. Durant cette période, nous avons observé une explosion du nombre de génomes séquencés et des applications résultant du séquençage et de la manipulation de l'ADN. Le but de ce cours est de donner un aperçu de cette "révolution génomique" et de la façon dont elle a radicalement changé la recherche biomédicale contemporaine.

    La diversité de l'organisation des génomes, la structuration des communautés microbiennes dans leur environnement naturel comme la terre ou l'intestin humain et leurs conséquences sur l'écosystème et la santé humaine, la découverte de nouveaux gènes et fonctions, ainsi que la diversité génétique humaine et l’histoire des populations humaines, ou l'identification des facteurs génétiques impliqués dans les maladies humaines et les cancers seront présentés. Nous allons détailler les différents outils et modèles utilisés pour intégrer cette quantité massive d'informations pour les sciences fondamentales ainsi qu’à des fins appliquées. Tout au long des cours, nous présenterons des exemples concrets d'applications allant de la conception d'une nouvelle génération de biocarburants, à la bio-remédiation ou le diagnostic médical et le traitement des maladies.

    Les principaux chapitres seront :

    • Aspects historiques et outils récents pour le séquençage et la manipulation de l’ADN ;
    • Facette génomiques, fondamentales et appliquées de l’études des microbiomes humains et environnementaux
    • Intégration fonctionnelle des données génomiques et biologie synthétique ;
    • Etude des génomes bactériens, évolution des gènes et phylogénie;
    • Etude des génomes eucaryotes et conflits génomiques;
    • Génomique des populations, coalescence, évolution humaine et domestication ;
    • Génomique des maladies génétique humaines et du cancer ;
    • Expression, régulation, petits ARN et principes de biologie des systèmes ;
    • La génomique dans le laboratoire, de la biologie cellulaire à l’évolution. Ethique ;

    Nous traiterons de questions diverses auxquelles la génomique apporte un regard nouveau :

    • Y a-t-il un gène de l’humain ?
    • Les microbes de notre tube digestifs dictent ils nos conduites ?
    • Comment à émerger la complexité du vivant ?
    • Quels sont les déterminants génétiques du cancer ?
    • Quel avenir pour les biofuels et la biologie de synthèse?
    • A quoi peut bien servir l’ADN non codant ?
    • La résurrection d’organismes disparus, comme les mammouths ou les dinosaures, est-elle possible avec les technologies actuelles ?
    • Quels sont les risques de la génomique et de la biologie synthétique?
    • Pourquoi des introns dans nos gènes ?

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

     




    BIO556 - Genomes, diversity, environment and human health

    Over the past decade, by drastically reducing the cost of DNA sequencing and synthesis, engineering science has revolutionized biological research. During this period, we observed an explosion in the number of sequenced genomes and applications resulting from DNA sequencing and manipulation. The aim of this course is to give an overview of this "genomic revolution" and how it has radically changed biomedical research in recent years.


    The diversity of the organization of genomes, the structuring of microbial communities in their natural environment such as the earth or the human intestine and their consequences on the ecosystem and human health, the discovery of new genes and functions, Human genetics and the history of human populations, or the identification of genetic factors involved in human diseases and cancers will be presented. We will detail the different tools and models used to integrate this massive amount of information for the basic sciences as well as for applied purposes. Throughout the course, we will present concrete examples of applications ranging from the design of a new generation of biofuels to bio-remediation or medical diagnosis and treatment of diseases.

    The main chapters will be:

    • Historical aspects and tools for DNA sequencing and manipulation;
    • Genomic, fundamental and applied facets of human and environmental microbiome studies
    • Integration of genomic data at the functional level and synthetic biology;
    • Study of bacterial genomes, evolution of genes and phylogeny;
    • Study of eukaryotic genomes and genomic conflicts;
    • Population genomics, coalescence, human evolution and domestication;
    • Genomics of human genetic diseases and cancer;
    • Expression, regulation, small RNA and principles of systems biology;
    • Genomics in the laboratory, from cell biology to evolution. Ethics and genomics;

    We will deal with a variety of issues to which genomics brings a new perspective:

    • Is there a human gene?
    • Do the microbes in our digestive tract dictate our behavior?
    • How emerged organismal complexity?
    • What are the genetic determinants of cancer?
    • What future for biofuels and synthetic biology?
    • What is the use of non-coding DNA?
    • Is the resurrection of missing organisms, such as mammoths or dinosaurs, possible with current technologies?
    • What are the risks of genomics and synthetic biology?
    • Why introns in our genes?

    Requirements: completion of at least one Biology module during the second year.
    Langue du cours :
    English

    Credits ECTS :
    4

     Dans l’éventail des sciences de la vie, les neurosciences constituent un champ de recherche en pleine évolution. Des avancées technologiques majeures issues de la physique et de la biochimie permettent actuellement une accélération de nos connaissances sur le fonctionnement du cerveau, et à terme, devraient déboucher sur des applications médicales jusque-là inespérées.

    L'objectif général de ce cours sera de donner un corpus solide de connaissances en neurosciences, tout en exposant les recherches actuelles de ce domaine.

    Après une introduction sur l’organisation générale du système nerveux, nous décrirons le neurone, unité de base du fonctionnement cérébral, et la synapse, point de contact entre deux neurones permettant le transfert d’information. Les mécanismes développementaux conduisant à la mise en place d’une connectique finement régulée dans le système nerveux seront ensuite abordés.

    Nous considérerons par la suite comment l'activité neuronale unitaire au sein de réseaux de neurones peut  donner naissance à la perception, la commande motrice etla cognition.

    Le cours inclura une présentation des nouveaux outils technologiques issus de l'interface avec d'autres disciplines comme des techniques d'imagerie, d’optogénétique, ainsi que les Interfaces Cerveau-Machine.

    Les principaux thèmes abordés seront :

    - Organisation générale du système nerveux central
    - Biologie cellulaire du neurone
    - Transmission synaptique
    - Développement du système nerveux
    - Physiologie sensorielle, notamment le
    s systèmes visuel, auditif et tactile
    - Contrôle du mouvement : la boucle sensori-motrice
    -
    Apprentissage et mémoire
    - Interfaces Cerveau-Machine et neurofeedback

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

     




    Integrative Neuroscience

    In life sciences, neuroscience is a young research discipline expanding very rapidly. Recent technological breakthroughs, notably from physics and biochemistry, have brought an acceleration of our understanding on how the brain works, and should in time allow medical applications that were previously deemed impossible.

    The general objectives of this course will be to offer a comprehensive account of current knowledge in neuroscience, while describing ongoing research. After an introduction on the general organization of the nervous system, we will describe the anatomy and function of the individual neuron, and the interaction between neurons through synapses. We will explain how developmental mechanisms establish the precise connectivity of the mature nervous system.

    We will then move on to consider how the activity of single neurons embedded in neural networks can give rise to perception, motor control and cognition.

    The course will include a presentation of the novel technological tools adapted from other disciplines such as imaging techniques, optogenetics and Brain-Machine Interfaces.

    The main themes discussed in this course will be:

    - General organization of the central nervous system
    - Cellular biology of the neuron
    - Synaptic transmission
    - Development of the nervous system
    - Sensory physiology, notably the visual and tactile systems
    - Control of movement: the sensori-motor loop
    - Neuronal mechanisms of learning and memory
    - Brain-Machine Interfaces and neurofeedback

    Niveau requis : At least one Biology module in year 2.
    Langue du cours : French
    Credits ECTS : 4

     

    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 : Français
    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 :
    French
    Credits ECTS :
    4