L3 Sciences et Technologies

Cycle cellulaire, mort cellulaire, compartiments et trafic dans les cellules eucaryotes, signalisation, adhésion, mobilité; techniques d'isolement, marquage, culture, transfection, analyse d'image

Cette UE complète la formation en biologie cellulaire acquise en L1 et L2. Elle s'organise autour de 3

thèmes illustrés avec exemples physiologiques et pathologiques :

I Dynamique des processus cellulaires (trafic intracellulaire et transports)

II Signalisation cellulaire (transduction du signal et réaction cellulaire)

III Devenir des cellules (cycle et mort cellulaire)

I Dynamique des processus cellulaires (CM/TD 8/6 h) a) Trafic intracellulaire (adressage des protéines, endo- exocytose) b) Transport membranaire (diffusion, pompes, canaux) c) Cytosquelette (dynamique de polymérisation et son contrôle, moteurs moléculaires, interactions) d) Adhérence et mobilité cellulaire

II Signalisation cellulaire (CM/TD 4/3 h) a) Introduction à la biochimie de la transduction du signal (kinases/phosphatases, messagers secondaires) b) Échange d’informations avec l’environnement (récepteurs, messagers) c) Intégration du signal et réaction cellulaire (protéines G, tyrosine kinases, MAPK, échelle de temps, localisation subcellulaire)

III Devenir des cellules (CM/TD 8/6 h) a) Cycle cellulaire (contrôle, cyclines, cdk, protéasome) b) Mort cellulaire (apoptose, nécrose, sénescence, autophagie)

Le TPs couvrent les techniques suivantes: a) Culture cellulaire (cellules mammifères) b) Immunofluorescence, translocation des MAPK dans le noyau c) Test de viabilité, marquage du noyau d) Analyse quantitative d’image ou vidéo sur PC avec Image J

UEs de biologie cellulaire du L1 et L2 à Paris-Sud ou équivalent. Connaissances fondamentales en biochimie, biologie moléculaire et génétique

livres de biologie cellulaire tel que Alberts et coll Biologie Moléculaire de la cellule (certains chapitres)

L'objectif de cette Unité d'Enseignement consiste en l'étude de la réactivité des principales fonctions en chimie organique afin d'appliquer ces réactivités en synthèse multi-étapes et d'acquérir de premières notions de rétrosynthèse.

SN : Influence du groupe partant, du nucléophile, du substrat, du solvant - Compétition SN1-SN2 - SN intramoléculaire - Réarrangements du carbocation - Assistance anchimérique. Eliminations : E1, E2, E1cb. Compétition SN-E. Influence du substrat, du solvant, de la température. Principales réactions d'élimination - Double élimination : alcynes. Alcènes : Halogénation - Hydrohalogénation ionique et radicalaire, réarrangement - Hydratation - Oxymercuration, démercuration - Hydroboration - Epoxydation - Hydroxylation - Ozonolyse - Hydrogénation. Alcynes : Hydrohalogénation - Hydratation - Halogénation - Addition d'hydrures de bore et d'aluminium - Hydrogénation - Réduction par les métaux alcalins. Carbonylés et analogues : Additions de nu; ylures de P. Stéréosélectivité (modèles de Cram et Felkin-Ahn ; modèle cyclique) - Réactions du C en alpha - Enamines, caractère Nu - Ions iminium : amination réductrice, caractère électrophile - Oxydation et réduction : Baeyer-Villiger ; réduction par les hydrures métalliques et métaux; réductions de Wolff-Kishner, Clemmensen. Carboxylés : Préparation des halogénures et des anhydrides d'acides; réactions avec nucléophiles variés; réduction par les hydrures; réactions du C en alpha. Décarboxylation. Alcools, Ethers : Alkylation; acylation; acétalisation - Oxydation des alcools; Groupements protecteurs des alcools. Epoxydes : Préparation, effets stériques - ouverture nucléophile; aspects stéréochimiques; ouverture électrophile, réarrangement.

Chim 151, Chim 251, Chim 253 à partir de BC ou Chim 104, Chim 202, Chim 203, Chim 204 à partir de C et PC Chim 351

Vollhardt, Schore « Traité de chimie organique » De Boeck Université

Bases de la microbiologie

I- les bases de la microbiologie (histoire, méthodes d'études, anatomie) II- Physiologies et métabolismes III- Evolution et Biodiversité microbienne IV- Microbiologie appliquée et industrielle

Brock, Biology of microorganisms, ed. PEARSON Prescott, Microbiologie, ed. de Boeck

Chiralités centrale, axiale, plane, topologique. Aperçu historique, molécules chirales naturelles. Excès énantiomérique, prochiralité, topicité, stéréosélectivité, stéréospécificité, dédoublement.

Stéréochimie : rappels et définitions Chiralité : définition; chiralité et éléments de symétrie; chiralité centrale : le carbone asymétrique (rappel), chiralité isotopique, hétéroatomes asymétriques; chiralité axiale : allènes, spiranes, biphényles (atropoisomérie); chiralité plane ; molécules chirales inorganiques et organométalliques ; chiralité topologique : caténanes Importance de la chiralité : aperçu historique ; molécules chirales naturelles (acides aminés, sucres, terpènes, ...) ; propriétés organoleptiques, biologiques, thérapeutiques Préparation de molécules chirales : définition et détermination de l'excès énantiomérique ; prochiralité ; topicité de groupes, faces et sites ; réactions stéréosélectives et stéréospécifiques ; dédoublement de racémiques ; principe de la synthèse asymétrique

Molécules chirales, stéréochimie et propriétés, André COLLET, Savoirs Actuels, CNRS Editions, EDP Sciences

Apprendre les bases de la programmation. Acquérir les raisonnements propres à l'informatique. Savoir traiter un problème par le biais de l'analyse numérique. Comprendre et savoir modifier des programmes scientifiques existants.

Programmation en Fortran et applications au traitement de de problèmes de chimique et de physico-chimie. - Fonctionnement d'un ordinateur et ses limites numériques: Précision et valeurs extrêmes. - Constantes, variables simples, données et fonctions de bibliothèque. - Les instructions conditionnelles: Expressions Booléennes, les différents tests. - Les séquences itératives (boucles): applications aux relations de récurrence, analyse numérique. - Les variables indicées, déclarations statique et dynamique: Applications aux calculs vectoriels et matriciels. Traitement des chaînes de caractères. - Les sous-programmes: Fonctions et Subroutines - Traitement des fichiers à accès séquentiel et direct.

Savez-vous parler Fortran Maryse Aïn (De Boeck Université) Programmer en Fortran 90 Claude Delannoy (Eyrolles)

Risques des activités de chimie (recherche/industrie) et leur prévention. Action des xénobiotiques sur l'organisme (toxicologie) et sur l'environnement (écotoxicologie). Biogéochimie des polluants.

Cours intégrés et conférences Le risque chimique et physico-chimique au laboratoire, dans la société et pour l'environnement. Origine et voies d'exposition (alimentation, polluants, COVs, exposition professionnelle) aux xénobiotiques. Notions de toxicologie : Toxicité aigüe, à long terme Métabolisme des xénobiotiques ; effets cellulaires (cibles). Exemples de xénobiotiques cancérogènes, reprotoxiques, perturbateurs endocriniens. Notions d'écotoxicologie : les polluants dans l'environnement ; biogéochimie des polluants, impact sur les écosystèmes.

Travail personnel : l'UE comporte un travail en binôme de synthèse bibliographique, concrétisé par un court mémoire (10 pages) et un exposé oral avec l'aide des TICE, sur lesquels portera le contrôle continu

Ramade F., Introduction à l'écotoxicologie, Lavoisier Ramade F., Elements d'écologie : écologie appliquée, Dunod Ramade F., Dictionnaire encyclopédique des pollutions, Dunod Chimie de l'environnement, De Boeck

réactions chimiques impliquées dans le développement des maladies, radicaux libres en biologie.

Les êtres vivants ont besoin et en même temps souffrent d'avoir des’entités radicalaires oxydantes dans les tissus malades ou sains : c’est le stress oxydant. Cette production peut avoir pour but la défense de l’organisme contre les virus ou bactéries (infections), et être régulée. Mais elle peut aussi échapper à la régulation, aggraver les désordres (maladies neurodégénératives) et même être une cause principale de la maladie (rhumatismes, par exemple). Le but de cette UE est d’étudier les principaux processus chimiques impliqués dans l’inflammation et donc les réactions radicalaires impliquées. Le cours s’articule autour des points suivants : - Radicaux libres du stress oxydant et propriétés chimiques ; méthodes d’étude. - Mécanismes de production des radicaux libres in vivo - Réactions d’oxydation à un électron des protéines, de l’ADN et des lipides - Principaux mécanismes de protection contre les radicaux libres endogènes. - Différents types de mort cellulaire, conséquences - Structure des différents organes et dysfonctionnements. - Influence des conditions de vie, de la pollution, de l’alimentation…

Houée Levin, Sicard Roselli et Bergès, chimie et biochimie radicalaires, Belin

• Devenir familier des petits matériels les plus couramment rencontrés dans un laboratoire de chimie

• Savoir réaliser un montage simple de chimie pour expliquer un concept à un public donné

Cet enseignement purement expérimental a un double objectif : familiariser les étudiants avec la conception d'expériences à même d'illustrer des concepts fondamentaux de chimie inorganique tout en les sensibilisant à l'adéquation entre public visé et manipulations réalisées. Pour cela, ils seront amenés à choisir un public cible et une notion de chimie et concevoir des expérimentations adaptées pour expliquer le concept retenu. Les publics cibles seront : des lycéens en seconde, première ou terminale ou des étudiants en L1, L2 ou L3. Les concepts proposés concerneront la chimie en solution aqueuse et la thermodynamique : notion d’acide et de base (fort/faible), complexation en solution (stœchiométrie de complexes, constantes), les phénomènes d’oxydo-réduction, de précipitation, la cinétique et enfin la détermination de volumes molaires partiels ou les systèmes binaires. En concertation avec l’enseignant, les étudiants seront amenés à choisir un public cible et une notion. Après avoir pris connaissance du matériel et des produits chimiques disponibles, les étudiants devront concevoir les expérimentations appropriées à l’objectif retenu. La phase de restitution comprendra l’élaboration d’un fascicule de quelques pages détaillant la démarche mise en œuvre ainsi qu’une à deux pages de « cours » adapté au niveau du public visé ainsi qu’une soutenance au cours de laquelle sera présentée une expérimentation.

• Connaissances de base en chimie des solutions (L1 et L2)

Développer une connaissance pluridisciplinaire: -sur la dynamique cellulaire, -sur les processus cellulaires développementaux. Maîtriser les principales techniques expérimentales et l’analyse de données.

Cette unité d’enseignement (UE) pluridisciplinaire vise à former les étudiants dans les disciplines intégratives que sont la biologie cellulaire et la biologie du développement. L’accent est mis sur les aspects cellulaires du développement. Le contenu de l’UE se décline selon trois thèmes: (i) prolifération et lignage cellulaire, (ii) morphogenèse et migration cellulaires, (iii) communication et intégration de signaux. L’UE abordera dans un premier temps la structure et la dynamique des cellules animales et végétales dans leurs aspects fondamentaux. Les notions abordées incluent la cellule dans son environnement tissulaire, la migration des cellules, le cycle cellulaire et la différenciation. Ces notions seront ensuite exploitées dans le contexte de l’organisme animal ou végétal en développement dans le but d’illustrer comment prolifération, spécialisation cellulaire, changements de forme, croissance, processus migratoires (chez les animaux) et communications intercellulaires contribuent à façonner le future individu. Une ouverture sera faite sur les pathologies associées à ces processus et la biologie des cellules souches. L'enseignement associe cours et travaux dirigés, ainsi qu’une partie pratique en imagerie. Une plateforme d’apprentissage en ligne (WIMS) est mise à disposition des étudiants. Enfin, cette formation se poursuit par un enseignement additionnel dispensé dans l’UE de biologie approfondie du parcours L2 Bioplus.

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Biologie moléculaire de la cellule. H. Lodish.

Biologie moléculaire de la cellule. B. Alberts, et al.

Biologie du développement: Les grands principes. L.Wolpert et al.

Biologie du développement. J. Slack.

Introduction à la biologie du développement. T. Darribère.

Atlas d'embryologie descriptive. R. Franquinet et J. Foucrier.

Biologie Végétale. Murray Nabors. Pearson Education.

Mechanisms in plant development. Ottoline Leyser and Stephen Day. Blackwell Publishing.

Connaissance des mécanismes immédiats et évolutifs d'adaptation à l'environnement (échelles moléculaire/cellulaire jusqu'aux populations) Outils de génétique, biologie moléculaire, physiologie, microbiologie

Les plantes sont au centre des enjeux de demain: assurer une production agricole pour la consommation et la santé alors que la démographie augmente et que les surfaces cultivées diminuent, identifier et développer de nouveaux usages pour remplacer les ressources fossiles, enfin produire dans le respect de l'environnement et dans un contexte de changement climatique. Répondre à ces enjeux nécessitent de comprendre le fonctionnement des plantes en interaction avec un environnement toujours changeant.   Cette UE a pour objectif de donner aux étudiants une vision intégrée des réponses des plantes aux contraintes de l'environnement (aspects moléculaires et cellulaires, génétique, métabolisme, écophysiologie, développement, évolution).   Cours (15h):1. Adaptation des plantes au milieu terrestre (appareil végétatif / appareil reproducteur), 2. Réponses des plantes aux contraintes abiotiques (eau, sel, température, métaux), 3. Réponses des plantes aux contraintes biotiques (micro-organismes pathogènes / symbiotiques)

TD (3h): Analyse dirigée d'articles sous forme de synthèse en conclusion de chaque partie de cours traitée et illustrée en TP.

TP (32h): 1. Evolution de l'appareil végétatif, 2. Evolution de l'appareil reproducteur, 3. Réponses moléculaires, cellulaires et métaboliques de plantes soumises à un stress salin et un stress sécheresse, 4. Mécanismes de défense des plantes contre les micro-organismes pathogènes et stress oxydatif, 5. Interactions symbiotiques plantes-microorganismes.

1. Biologie végétale. RAVEN, EVERT, EICHHORN. Ed. de boeck (2007) 2. Biologie végétale: Associations et interactions chez les plantes. DUHOUX, NICOLE. Ed. Dunod (2004) 3. Phytopathologie, Bases moléculaires et biologiques des pathosystèmes et fondements des stratégies de lutte. LEPOIVRE. Ed. de boeck (2003)

Connaissances générales sur les micro-organismes pathogènes et les facteurs de virulence: connaissances moléculaires et tableaux cliniques. Capacité d'analyse de documents sur la caractérisation des bactéries pathogènes et l'identification de facteurs de virulence.Mécanismes d'interactions entre un pathogène et son hôte.

La pathogénie racontée par des pharmaciens, des physiopathologiqtes et par des biochimistes et biologistes moleculaire: regards croisés à partir de quelques exemples. Le but de cet enseignement est d'accéder à la compréhension des phénomènes observés sur l'organisme entier à partir des processus moléculaires et cellulaires. Cet enseignement doit mener à une réfléxion combinant différentes échelles d'analyse, de la molécule à l'organisme en passant par la cellule. Cet enseignement est une bonne préparation aux Masters à orientation "Santé" et/ou "Microbiologie".

Au niveau moléculaire, le cours fera une présentation générale des bases moléculaires de la pathogénie et de la défense anti-bactérienne de l'hôte. Ce cours sera illustré par des analyse de documents sur différentes bactéries pathogènes impliquées dans des infections respiratoires ou du tube digestif. Sur le plan clinique, des cours et des études de cas se focaliseront également sur les infections respiratoires et du tube digestif ou de l'appareil génital mais aussi sur les infections virales, y compris les infections à VIH.