L’expérimentation est au centre des progrès de la biologie. Elle permet de mettre des hypothèses de travail à l’épreuve. Grâce à des cycles hypothèse vérification affinement, on aboutit à des modèles prédictifs, malgré la grande complexité des objets étudiés : les êtres vivants.
On ne peut garantir à un élève l'inscription pour un thème précis. La répartition des élèves se fait en fonction de l’offre et de la demande. Les thèmes suivants sont susceptibles d'être ouverts:
- Bioluminescence :
L’énergie chimique extraite des molécules organiques par les êtres vivants peut être transformée en énergie thermique, en énergie mécanique, en énergie électrique, voire en énergie lumineuse. Cette dernière propriété est plus répandue qu’on ne le pense puisqu’elle existe chez plusieurs centaines d’espèces aussi diverses que des bactéries, des champignons et des animaux. Nous étudierons la protéine verte fluorescente (GFP) de la méduse Aequorea victoria. Nous utiliserons les outils du génie génétique, de la biochimie et de la biophysique pour comprendre l’origine de cette fluorescence et comment l’exploiter dans divers domaines biotechnologiques. La luciférine de la queue de luciole sera aussi abordée pour comprendre l’origine et le mécanisme de sa bioluminescence.
-Anticorps : de la défense immunitaire au diagnostique clinique :
Les anticorps, molécules centrales dans la réponse immunitaire de type humorale, jouent un rôle essentiel dans la prévention des infections. De plus, grâce à leur caractérisation précise, ils sont également devenus des outils incontournables pour la recherche, le diagnostic médical et la thérapie, notamment anti-cancéreuse. Ce Modal a pour objectif de caractériser les propriétés biochimiques des anticorps ainsi que d’illustrer de plusieurs exemples l’utilisation des anticorps en recherche et en diagnostic médical. L’utilisation d’un grand nombre de techniques classiques de biochimie et de biologie font également de ce Modal une excellente introduction au travail en laboratoire.
- Imagerie intracellulaire :
L’organisation et la dynamique du cytosquelette jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus de la vie de la cellule eucaryotes, comme la migration, la division ou le transport intracellulaire. L’objectif de ce Modal est d’observer les différents composants du cytosquelette (microtubule et filaments d’actine) à l’intérieur de cellules humaines. Il est l’occasion d’introduire de multiples techniques en biologie cellulaire (culture de cellules humaines, immunocytochimie, transfection), en microscopie et en modélisation numérique.
- Clonage :
Ce modal permet de découvrir les outils et les techniques clés, utilisés au quotidien dans les laboratoires. La dihydrofolate réductase (DHFR) de la levure de boulanger est une protéine essentielle conservée chez tous les eucaryotes. Grâce à son rôle clé dans la croissance cellulaire et dans le métabolisme, la DHFR a un intérêt pharmacologique. Elle est la cible des quelques médicaments qui sont utilisés pour le traitement d’un spectre large de maladies. Nous clonerons le gène codant pour la DHFR eucaryote dans une bactérie, nous induirons son expression et purifierons la protéine ainsi produite. Enfin, un test enzymatique permettra de caractériser fonctionnellement la protéine purifiée.
-Biologie synthétique: design et construction d'oscillateurs génétiques synthétiques :
La biologie synthétique a pour but la conception et la construction de formes de vie artificielles réalisant une fonction donnée. Les réseaux de régulation de gènes sont des ensembles de gènes qui interagissent entre eux et avec d’autres molécules, via leurs produits d’expression, permettant un contrôle mutuel de leurs niveaux d’expression. Une approche possible de la biologie synthétique consiste à modifier des réseaux génétiques existants ou à en concevoir de nouveaux, ouvrant la voie au design de nouvelles fonctions biologiques. C’est est un domaine de recherche très actif avec de nombreuses applications potentielles. Le but de ce Modal est l’étude et la fabrication d’oscillateurs génétiques synthétiques, c’est à dire des réseaux de gènes non naturels ayant un comportement oscillant. Il fait appel aux méthodes et techniques suivantes: modélisation des réseaux de gènes, génie génétique, culture cellulaire, microscopie de fluorescence, analyse d’image.
Experimentation is central to progress in biology. It enables working hypotheses to be tested. Thanks to cycles of hypothesis verification and refinement, we end up with predictive models, despite the great complexity of the objects studied: living beings.
We cannot guarantee that a student will be registered for a specific theme. The distribution of students is based on supply and demand. The following themes are likely to be opened:
- Bioluminescence:
The chemical energy extracted from organic molecules by living beings can be transformed into thermal energy, mechanical energy, electrical energy, and even light energy. This last property is more widespread than we think since it exists in several hundred species as diverse as bacteria, fungi and animals. We will study the green fluorescent protein (GFP) of the jellyfish Aequorea victoria. We will use the tools of genetic engineering, biochemistry and biophysics to understand the origin of this fluorescence and how to exploit it in various biotechnological fields. Firefly tail luciferin will also be discussed to understand the origin and mechanism of its bioluminescence.
-Antibodies: from immune defense to clinical diagnosis:
Antibodies, central molecules in the humoral immune response, play an essential role in the prevention of infections. Moreover, thanks to their precise characterization, they have also become essential tools for research, medical diagnosis and therapy, in particular anti-cancer. This Modal aims to characterize the biochemical properties of antibodies as well as to illustrate several examples of the use of antibodies in research and medical diagnosis. The use of a large number of classical techniques of biochemistry and biology also make this Modal an excellent introduction to laboratory work.
- Intracellular imaging:
The organization and dynamics of the cytoskeleton play an essential role in many eukaryotic cell life processes, such as migration, division or intracellular transport. The objective of this Modal is to observe the different components of the cytoskeleton (microtubule and actin filaments) inside human cells. It is an opportunity to introduce multiple techniques in cell biology (culture of human cells, immunocytochemistry, transfection), microscopy and digital modeling.
- Cloning:
This modal allows you to discover the key tools and techniques used daily in laboratories. Baker's yeast dihydrofolate reductase (DHFR) is an essential protein conserved in all eukaryotes. Thanks to its key role in cell growth and metabolism, DHFR is of pharmacological interest. It is the target of the few drugs that are used for the treatment of a wide spectrum of diseases. We will clone the gene coding for the eukaryotic DHFR in a bacterium, we will induce its expression and we will purify the protein produced. Finally, an enzymatic test will make it possible to functionally characterize the purified protein.
-Synthetic biology: design and construction of synthetic genetic oscillators:
Synthetic biology aims to design and build artificial life forms that perform a given function. Gene regulatory networks are sets of genes that interact with each other and with other molecules, via their expression products, allowing mutual control of their expression levels. One possible approach to synthetic biology is to modify existing genetic networks or design new ones, opening the way to the design of new biological functions. This is a very active area of research with many potential applications. The purpose of this Modal is the study and fabrication of synthetic genetic oscillators, that is to say networks of unnatural genes with an oscillating behavior. It uses the following methods and techniques: modeling of gene networks, genetic engineering, cell culture, fluorescence microscopy, image analysis.
- Profesor: Bouzigues Cédric
- Profesor: Chessel Anatole
- Profesor: Gaillard Thomas
- Profesor: Lestini Roxane
- Profesor: Mechulam Yves