Immunotechnologie

Contenu de la matière :

Cours

Partie I : Introduction à l’immunologie

Chapitre 1 : Concept de base en immunologie

Vue d’ensemble du système immunitaire

Notion d’antigène et structure de reconnaissance

Soi, Non soi, sélection clonale

Rôle et propriété du système immunitaire

Chapitre 2 : Structure et organisation générale du système immunitaire

Les organes lymphoïdes : localisation, structure et fonction

Les différentes cellules immunitaires : morphologie, fonction, marqueurs de différentiation

Partie II : Immunité innée et la réaction inflammatoire

Chapitre 1 : Immunité innée

Les cellules d’immunité innée et leurs récepteurs.

Chapitre 2 : Le système du complément

Les voies d'activation du complément

Les voies effectrices du système du complément

La régulation

Les récepteurs du complément

Complément et pathologies humaines

Exploration du système du complément

Chapitre 3 : Les lymphocytes NK (Natural Killer)

Les caractéristiques générales des cellules NK

L'origine et maturation des cellules NK

Les fonctions des cellules

Mécanisme de la reconnaissance de l’activation des cellules NK

Récepteurs des cellules NK

Implication dans l'immunité anti-tumorale

Chapitre 4 :Les neutrophiles

Introduction aux neutrophiles

Origine et développement des neutrophiles : de la moelle osseuse au foyer inflammatoire

Phénotypes et plasticité fonctionnelle des neutrophiles

Fonctions effectrices des neutrophiles

Chapitre 5 : Réactions inflammatoires

Introduction

Les différents éléments qui interviennent dans le processus inflammatoire.

Les différentes phases de l'inflammation

Les différents types de l'inflammation

Les marqueurs biologiques de l’inflammation

Traitement

Travaux dirigés

Série d’exercices surla réponse immunitaire innée et inflammation

Série d’exercices surle système du complément

Analyse d’articles scientifiques ou exposés

Contenu de la matière :

Cours

Partie I : Vue d’ensemble du métabolisme

Chapitre 1 : Carrefours métaboliques

Rappel des différentes voies métaboliques

Chapitre 2 : Bioénergétique

Rappels de thermodynamique

Mécanisme moléculaire et le transfert d’électrons de la chaine respiratoire mitochondriale

Chapitre 3 : Catalyse enzymatique

Structure et propriétés des enzymes

Nomenclature et Classification des enzymes

Mécanisme de l’action enzymatique

Cinétique enzymatique

Activité catalytique

Les enzymes allostériques

Partie II : Métabolismes et processus de régulation

Chapitre 1 : Régulation enzymatique et hormonale

Régulation enzymatique

Régulation hormonale et métabolique

Chapitre 2 : Métabolisme des glucides et des glycoconjugués

Métabolisme et régulation de la glycolyse

Régulation et pathologies du métabolisme du Glycogène

Transduction du signal et les transports membranaires

Autres voies du métabolisme des glucides

Chapitre 3 : Exploration du métabolisme des lipides

Organisation du métabolisme des lipides

Métabolisme des eicosanoides

Métabolisme des vitamines liposolubles

Régulation du métabolisme des lipides et des acides gras

Chapitre 4 : Métabolisme des aminoacides

Biosynthèse des acides aminés

Catabolisme de l'azote et du squelette carboné des acides aminés

Transformation des acides aminés en produits spécialisés

Chapitre 5 : Biochimie intégrative de la cellule

Radicaux libres et stress oxydatif

La biochimie du vieillissement

Métabolisme du tissu nerveux et régulation métabolique des synapses

Contenu de la matière :

Chapitre I : Rappel sur l’organisation moléculaire des biomembranes

1. Structure des biomembranes

1.1. Asymétrie de composition et de répartition des lipides membranaires

1.2. Répartition des protéines membranaires

2. Fluidité membranaire

3. Mécanismes d’adressage

3.1. Trafic vésiculaire intracellulaire des protéines

3.2. Modifications post-traductionnelles des protéines

3.2.1. Lipidation

3.2.2. Glycosylation

Chapitre II : Récepteurs membranaires et molécules de signalisation intracellulaires

Récepteurs membranaires et leurs ligands

Caractéristiques des récepteurs

Classification des récepteurs selon leur localisation

1.2.1. Récepteurs nucléaires

1.2.2. Récepteurs membranaires

Types de récepteurs membranaires

1.3.1. Récepteurs canaux ioniques

1.3.2. Récepteurs couplés aux protéines G (GPCR)

1.3.3. Récepteurs à activité enzymatique intrinsèque

1.3.3.1. Récepteurs tyrosine kinase (RTK)

1.3.3.2. Récepteurs à activité sérine/thréonine kinase

1.3.4. Récepteurs à activité guanylatecyclase

1.3.5. Récepteurs couplés à une tyrosine kinase

1.3.6. Récepteurs couplés à une sérine/thréonine kinase

Schéma général d’une voie de signalisation

Réseau de molécules de signalisation intracellulaires

Principales protéines adaptatrices

Domaines d’interaction protéine-protéin

3.1.1.1. Domaines SH (Src Homology Domain)

3.1.1.2. Domaines PTB (PhosphoTyrosine Binding)

3.1.2. Protéines adaptatrices à domaines SH2

3.1.2.1. Protéine Grb2

3.1.2.2. Protéine Shc

Petites protéines G monomériques

3.2.1. Superfamille des protéines Ras

3.3. Protéines régulatrices associées aux petites protéines G

3.3.1. Protéines d’échange GEP (GTP/GDP Exchange proteins)

3.3.2. Protéine GAP (GTPase-ActivatingProteins)

3.4. Enzymes et Seconds messagers intracellulaires

3.4.1. Propriétés d’un second messager

3.4.2. Réactions de synthèse des seconds messagers et enzymes

3.4.2.1. AMPcyclique et adénylate cyclase

3.4.2.2. Diacyl glycérol (DAG), inositol triphosphate (IP3) et phospholipases C

3.4.2.3. Phosphatidyl inositol triphosphate (PIP2) et PI3-Kinase

3.4.2.4. GMPcyclique et guanylatecyclase

3.5. Protéines kinases

3.5.1. Réactions de phosphorylation et les domaines kinases

3.5.2. Principales protéines kinases

3.5.2.1. Protéine kinase A (PKA)

3.5.2.2. Protéine kinase C (PKC)

3.5.2.3. Protéine kinase B (Akt)

3.5.2.4. Mitogen-activated protein kinases (MAPK)

Chapitre III : Bases moléculaires de signalisation par les récepteurs Tyrosine kinase

Mécanismes d’activation des récepteurs Tyrosine kinase (RTK)

Dimérisation des récepteurs

Transphosphorylation des récepteurs

Activation de la cascade des Mitogen-ActivatedProteins kinases (MAP Kinases)

Facteurs de transcription activés par les MAP kinases : AP1 (Activator Protein-1)

Activation de la voie de la phosphatidyIinositol-3-kinase (PI3K)

Activité lipide kinase de la PI3K

Classes de la PI3K

Classe IA

Classe IB

Rôle des sous-unités de la PI3K

Mécanismes d’activation de la PI3K par les RTK

Activation directe

Activation par la protéine adaptatrice IRS (insulinreceptorsubstrate 1)

Activation par la protéine Ras

Recrutement de la PDK (Phosphoinositide-dependent kinase 1)

Activation de la protéine Akt (PKB)

Chapitre IV : Voies de signalisation par les récepteurs couplés aux protéines G

Protéines hétérotrimériques G

Structure des protéines G (sous-unités , et )

Les protéines G et sous-unités : s, i, q et12

Cycle d’activation/inactivation de la protéine G

Activation de l’adénylate cyclase par la sous-unité s de la protéine G

Activation de la phospholipase C (PLC) par la sous-unité q de la protéine G

4.1. Libération des seconds messagers : Diacylglycérol (DAG), inositol- triphosphate (IP3)

4.2. DAG et activation de la Protéine kinase C (PKC)

4.3. IP3 et mobilisation du calcium intracellulaire

Implication de la sous-unité de la protéine G dans l’activation de la PI3-Kinase

Facteurs de transcription CREB

Chapitre VI : Facteurs de transcription dépendant du signal

Classification simplifiée des facteurs de transcription

Facteurs de transcription constitutivement actifs

Facteurs de transcription régulés

Facteurs de transcription régulés par un signal membranaire

Facteurs à localisation nucléaire (C/EBP, AP1)

Facteurs à localisation cytoplasmique

STAT (Signal Transducer and Activator of Transcription)

SMAD (Sma et Mad)

NF-B (Nuclear Factor-B)

Activation des facteurs de transcription STAT par la voie des cytokines

Définition et classes de cytokines

Récepteurs couplés à une tyrosine kinase cytoplasmique JAK (Janus kinase)

Membres de la famille JAK

Activation des récepteurs par les kinases JAK

Transmission du signal par les STAT

Membres de la famille des STAT

Structure des protéines STAT

Activation des STAT et translocation vers le noyau

Activation de la voie JAK/STAT par l’IL-6

Activation de la voie JAK/STAT par l’IFN-

Activation des facteurs de transcription SMAD par le TGF-

Membre de la famille des SMAD

Structure des protéines SMAD

Voie canonique d’activation des SMAD par les Récepteurs sérine/thréonine kinase

Voie canonique d’activation du NF-B par l’IL-1 et le TNF-

4.1. NF-B

4.1.1. Membres de la famille du NF-B

4.1.2. Caractéristiques structurales du NF-B

4.1.3. Protéinesinhibitrices IB ( et )

4.1.4. Kinase IKK (IB kinase)

4.2. Activation du NF-B par l’IL-1

4.2.1. Complexe du récepteur de l’IL-1

4.2.2. Voie de signalisation de l’IL-1 MyD- dépendante

4.3. Activation du NF-B par le TNF-

4.3.1. Récepteurs du TNF-

4.3.2. Voie de signalisation par le récepteur de type 1 du TNF-

4.4. Gènes de réponse au NF-B

Chapitre V : Apports de l’intelligence artificielle dans l’étude des voies de signalisation cellulaire

Analyse des réseaux d’interactions protéiques avec STRING

Fonctionnement de STRING : sources de données, scores de confiance

Visualisation d’un réseau de signalisation (ex : voie MAPK)

Interprétation des connexions : protéines centrales, hubs, complexe

Enrichissement fonctionnel et exploration des voies avec ShinyGO

Concept de Gene Ontology (GO) et de pathways (KEGG, Reactome)

Analyse d’un jeu de données (liste de gènes/protéines)

Identification des voies de signalisation significativement enrichies

Prédiction de la structure 3D des protéines de signalisation avec AlphaFold

De la séquence à la structure : principes de la prédiction

Utilisation de la base AlphaFoldProtein Structure Database

Identification des domaines fonctionnels (ex : domaines kinases, SH2, etc.)

Cas pratique : visualisation d'une protéine clé dans PyMOL ou ChimeraX

Étude de cas intégrée : Voie PI3K-AKT

Reconstitution du réseau avec STRING

Enrichissement des fonctions associées avec ShinyGO

Visualisation de la structure d’AKT ou de PI3K via AlphaFold

Discussion : apport combiné des outils pour comprendre la régulation cellulaire

Limites, perspectives et ouverture vers la recherche

Limites des données et interprétation des résultats

Complémentarité avec les approches expérimentales

Contenu de la matière :

Introduction à la biologie moléculaire

Définition

Historique

Dogme central de la biologie moléculaire

Structure des acides nucléiques

1. Les composants chimiques des acides nucléiques

1.1. Les bases azotées

1.2. Les pentoses

1.3. Le groupement phosphate

2. Nucléosides, nucléotides

2.1. Liaison N-glycosidique et les différents nucléosides générés

2.2. Liaison phosphoester

2.3. Liaison pyrophosphate

2.4. Nomenclature

3. Polymérisation des nucléotides

3.1. Liaison phosphodiester et formation des polymères nucléotidiques

3.2. Conventions d’écriture

4. L’acide désoxyribonucléique (ADN)

4.1. Structure de l’ADN

4.2. Caractéristiques de la double hélice

4.3. Propriétés physico-chimiques de l’ADN

4.4. Structure tridimensionnelle (compaction), suprastructure.

5. Les acides ribonucléiques (ARN)

5.1. Structure et caractéristiques acides ribonucléiques

5.2. Les différents types d’acides ribonucléiques : synthèse et fonction

6. Manipulation des acides nucléiques

Exonucléases, endonucléases de restriction.

Organisation des génomes et des gènes

Définitions

Organisation des génomes

2. 1 Contenu des génomes

2. 2 Variabilité des génomes

2. 3 Ressemblance entre génomes

2. 4 Génome des procaryotes

ADN chromosomique

ADN extrachromosomique : les plasmides

2. 5 Génome des eucaryotes

Hétérogénéité des séquences d’ADN

ADN hautement répété

ADN moyennement répété

ADN non répété

ADN mitochondrial

2. 6 Plasticité des génomes et éléments transposables

Organisation des gènes

3. 1 Chez les procaryotes

3. 2 Chez les eucaryotes

3. 3 Différents types de gènes

Gènes à copie unique ; gènes de structure, gènes de régulation, pseudogènes et gènes de ménage.

Familles et superfamilles de gènes (homologues, paralogues, orthologues, xénologues)

Réplication de l’ADN

Généralités

Lois fondamentales de la réplication

2. 1. Réplication semi-conservative

2. 2. Origine de réplication

2. 3. Réplication bidirectionnelle

2. 4. Polymérisation unidirectionnelle

2. 5. Réplication semi-discontinue

2. 6. Amorce d’ARN (primer)

Les enzymes de la réplication

3. 1. Les hélicases

3. 2. Les topoisomérases

3. 3. La primase

3. 4. Les ADN polymérases

3. 5. L’ADN ligase

Les protéines de la réplication

La réplication chez les procaryotes

5. 1. Les différentes protéines mise en jeu

5. 2. Origines et terminaisons chez E-Coli

5. 3. Les étapes de la réplication procaryote

5. 4. Régulation de la réplication chez E-Coli

La réplication chez les eucaryotes

6. 1. Les ADN polymérases eucaryotes

6. 2. Les télomères et les télomérases

Histones et réplication

La réplication du matériel génétique des rétrovirus

Variations et maintenance du matériel génétique

Introduction

Lésions de l’ADN

Lésions endogènes

Erreurs de réplication

Tautomérisation

Dépurinations et dépyrimidations

Désaminations

Erreurs de méthylations

Lésions provoquées par des agents exogènes

Les lésions dues à des mutagènes physiques

Les lésions dues à des mutagènes chimiques

Prévention

Réponses cellulaires aux lésions de l’ADN

Réparation de l’ADN

Réparation immédiate

Réparation durant la réplication

Inversion directe photolyases

Inversion directe par alkyl transférases

Réparation secondaire

Réparation par excision de base (BER)

Réparation par excision de nucléotide (NER)

Réparation des mésappariements

Réparation des cassures par la recombinaison

Système SOS chez E. coli

Déficience de systèmes de réparation (quelques exemples)

Variations génétiques

Types de mutations ponctuelles

Selon la nature de la mutation

Mutation par substitution ; Mutation par délétion ; Mutation par addition

Selon la conséquence de la mutation

Mutation faux sens ; Mutation non-sens ; Mutation silencieuse ; Mutation Frameshift

Transcription de l’ADN

Généralités

L’unité de transcription

Notion de brin matrice et brin codant

Transcription chez les procaryotes

Initiation

Elongation

Terminaison

Terminaison rho-dépendante

Terminaison rho-indépendante

Maturation des transcrits primaires

Transcription chez les eucaryotes

Différence dans la transcription eucaryote

Les ARN-polymérases eucaryotes

Complexe protéique nécessaire à la transcription

Promoteurs eucaryotes

Initiation

Elongation

Terminaison

Maturation post-transcriptionnelle de l’ARNm chez les eucaryotes

Le coiffage

La poly-adénylation

Epissage

Traduction

Le code génétique

Les acteurs de la traduction

2.1. Les ribosomes (synthèse, structure et fonction)

2.2. Les ARNt (structure et rôle) et les aminoacyl-ARNt synthétases

Structure des ARNt et ARNt iso-accepteur

Chargement de l’acide aminé sur l’ARNt

Les différentes étapes de la traduction procaryote

3.1. Initiation

3.2. Elongation

a. Réaction de couplage

b. Formation de la liaison peptidique et libération du premier ARNt

c. Translocation

3.3. Terminaison

Les spécificités de la traduction eucaryote

Modifications post-traductionnelles

Définitions et exemples

La phosphorylation

L’acétylation et la méthylation des histones

Acétylation de p53

Introduction aux applications de l’intelligence artificielle (IA) en biologie moléculaire

Définition de l’IA et concepts clés (algorithmes, machine learning, deep learning)

Introduction aux bases de données biologiques (NCBI, Ensembl, UniProt)

Introduction aux outils : BLAST, Clustal Omega, AlphaFold

Introduction à l’utilisation de l’IA pour l’analyse des séquences ADN/ARN : alignement multiple, prédiction des structures secondaires

Introduction aux outils informatiques et d’IA utilisés pour l’annotation automatique des génomes (ex. : DeepGene, GeneMark)

IA pour la prédiction des promoteurs et d’épissage alternatif

Modélisation des structures protéiques, prédiction des sites actifs, simulation de la traduction.

Travaux dirigés :

Fiche TD 01 : Structure des acides nucléiques

Fiche TD 02 : Organisation des génomes et des gènes

Fiche TD 03 : Réplication de l’ADN

Fiche TD 04 : Variations et maintenance du matériel génétique

Fiche TD 05 : Transcription de l’ADN

Fiche TD 06 : Traduction de l’ARN messager

Fiche TD 07 : Applications de l’IA en biologie moléculaire :

Introduction aux bases de données biologiques, aux outils bioinformatiques et à l’IA (BLAST, Ensembl, AlphaFold)

Classer des séquences par similarité

Utiliser un outil simple d’alignement avec IA

Démonstration de base d’un algorithme d’apprentissage supervisé (ex : arbre de décision pour classer des mutations comme bénignes ou pathogènes)

Prédiction de structure d’ARN et de protéine avec outils IA accessibles en ligne

Contenu de la matière :

Contenu de la matière

Atelier 1 : Préparation des solutions :

- Rappel sur l’expression des concentrations (notions de molarité, molalité, normalité, dilution…)

- Les tampons (préparation, pKa, choix du tampon …ect)

- Manipulations de base : verrerie, volumes et pipetage

Atelier 2 : Méthodes de précipitation des protéines

-Effet du pH (pI)

- Précipitation par sels (salting-out)

- Précipitation par solvants (éthanol)

Atelier 3 : Dosage des protéines parméthodes spectrophotométriques

- Méthode de Lowry

- Méthode de Bradford

Atelier 4 : Chromatographie d’exclusion de taille

- Démonstration par séparation de molécules colorées (Bleu de dextran / Fluorescéine)

- Application à la purification de protéines

- Analyse des fractions collectées par spectrophotométrie

Atelier 5 : Chromatographie échangeuse d’ions

- Application à la purification de protéines du lactosérum

- Analyse des fractions collectées par spectrophotométrie

- Chromatographie d’affinité (IMAC : Enseignement théorique)

Atelier 6 : Electrophorèses des protéines en condition dénaturante : SDS-PAGE

-Tricine-SDS-PAGE (Electrophorèses des peptides : Enseignement théorique)

Contenu de la matière :

Atelier 1 : Initiation aux travaux pratiques de la chimie pharmaceutique (mesure de sécurité, hygiène,…)

Atelier 2 : Titrage du chlore actif-préparation de solutés aqueux, soluté d’hypochlorite de sodium, Préparation d’une solution antiseptique

Atelier 3 : Obtention et identification de l’acide salicylique

Atelier 4 : Synthèse et Identification de l’aspirine

Atelier 5 : Extraction des huiles essentielles

Atelier 6 : Initiation à la galénique : fabrication de médicaments en officine (Gélule, Sirop, Suppositoire et Pommade)

Atelier 7 : Obtention et identification de l’acide hyaluronique

Contenu de la matière :

Cours

Chapitre 1 : Historique de l’expérimentation animale

Historique de l’utilisation des animaux dans la recherche.

Utilisation des animaux dans les différents domaines de la recherche.

Chapitre 2 : Aspects règlementaires et éthiques

Ethique de la recherche sur l’animal

Chapitre 3 : Hygiène et contrôle sanitaire d’une animalerie

Équipements et matériel d’animalerie : description, utilisation, entretien

Prévention des risques liés aux manipulations du laboratoire

Chapitre 4 : Les rongeurs (Rats et Souris)

Anatomie

Particularité des rongeurs

Comportement social des rongeurs / adaptabilité

Environnement : impact sur le bien être

Reproduction

Dominantes pathologies

Chapitre 5 : Les lagomorphes

Anatomie

Comportement

Elevage et reproduction

Dominantes pathologies

Chapitre 6 : Autres modèles animaux utilisés dans la recherche scientifique

Chapitre 7 : Techniques expérimentales

Contrôle des paramètres biologiques et de la validation des expériences

Techniques, méthodologie et procédés à suivre au cours des différentes phases

de l’expérimentation animale :

Techniques utilisées pour l’administration de substances : injections (S.C., IM, IV, IP).

Administration par voie orale (gavage).

Choix de la technique, volumes et fréquence d’administration.

Dissection

Techniques utilisées pour la collecte de données physiologiques : collecte de sang, urine, matières fécales, organes et tissus : choix de la technique, volume et fréquence.

La douleur chez l’animal au cours de l’expérimentation.

Euthanasie.

Chapitre 8 : Notion du modèle animal

Choix du modèle animal en recherche scientifique

Pertinence des modèles animaux et transgénèse

Limites d’utilisation d’un modèle animal

Méthodes alternatives : modèles cellulaires

Travaux pratiques

Séance 1 : Rats et souris ; Contention, gavage, injections,

Séance 2 : Méthodes de prélèvement

Séance 3 : Dissection, localisation et prélèvement des organes lymphoïdes

Séance 4 : Chirurgie animale

Séance 5 : Etapes de l’étude histologique (préparation des coupes histologiques et coloration).

Contenu de la matière :

Chapitre 1 : Techniques de séparation et de fractionnement

Techniques de séparation et de concentration par les membranes.

Techniques de fractionnement

Techniques de précipitation

Chapitre 2 : Techniques chromatographiques

Définitions et principes généraux de la chromatographie.

Classification des techniques chromatographiques

Description générale d’une séparation chromatographique et mécanismes mis en jeu

Autres types de chromatographie et le choix d’un système chromatographique.

Chapitre 3 : Techniques électrophorétiques

Electrophorèse (de zone)

Isoélectrofocalisation

Electrophorèse bidimensionnelle

Electrophorèse capillaire

Immuno-électrophorèse

Techniques de transfert sur les membranes : hybridation moléculaire (Southern blot, Northen blot, Western blot ….).

Chapitre 4 : Spectroscopie

Introduction aux techniques spectroscopiques.

Spectrophotométrie d’absorption moléculaire (UV-Visble)

Spectrométrie d’émission atomique

Spectrométrie d’absorption atomique

Fluorimétrie

Résonance magnétique nucléaire (RMN).

Contenu de la matière :

Unit 1: Tell us about yourself

Grammar: Tenses (present, past, future). Question forms (where, what, who, why, how much).

Vocabulary: words with more than one meaning.

Reading: Cell communication.

Speaking: students of ESSBO and ESG2E talking about each other.

Listening: Listening to a scientist speaking about his/her carrier.

Writing: Informal letter.

Unit 2: The way we live

Grammar: Present tenses: present simple, present continuous.

Vocabulary: At the laboratory.

Reading: Living in Oran.

Speaking: Share with us your experience about living on campus.

Listening: Student life at MIT.

Writing: Transition (linking words).

Unit 3: Biologist from the past

Grammar: Past tenses: past simple, past continuous.

Vocabulary: Time expressions.

Reading: The extraordinary history of Kitab al-Hayawan.

Speaking: Telling stories.

Listening: Rosalind Franklin and the discovery of DNA.

Writing: write a short story about your favourite scientist.

Unit 4: Let’s go shopping

Grammar: Much/Many, Some/Any.

Vocabulary: Grocery shop.

Reading: Medina Jdida market.

Speaking: Talking about shopping habits.

Listening: Organic Food Market.

Writing: Short essay writing about enzymes market.

Unit 5: What do you want to do?

Grammar: Verb patterns, Expressing intentions

Vocabulary: Have, go, come..

Reading: what a DNA polymerase can do

Speaking: what are your plans?

Listening: What does a biological engineer do?

Writing: a nascent enzyme talking about its future plans

Contenu de la matière :

Cours

Partie I : Immunité adaptative

Chapitre 1 : La réponse immunitaire adaptative

La dynamique de l'immunité adaptative

Les réponses immunitaires cellulaires

Les réponses immunitaires humorales

Chapitre 2 : Les cellules dendritiques

L'origine et les sous-types des cellules dendritiques

Le recrutement des cellules dendritiques

La reconnaissance et capture de l'antigène

Maturation fonctionnelle et migration des cellules dendritiques

L'activation des lymphocytes par les cellules dendritiques

Ciblage thérapeutique

Signalisation CD40 et activation des cDC1

Chapitre 3 : Les macrophages

Ontogénie et diversité des macrophages :

Activation, polarisation et plasticité fonctionnelle des macrophages

Rôles effecteurs et immunorégulateurs des macrophages

Macrophages en pathologie et en thérapeutique

Chapitre 4 : Les lymphocytes T

Origine, différentiation et répertoire lymphocytaire T

L'immunité adaptative : activation et polarisation des lymphocytes T

L'immunité adaptative : lymphocytes T régulateurs et notion de tolérance.

Lymphocytes T régulateurs et pathologies

L'immunité adaptative : réponse T CD8+ cytotoxique

Chapitre 5 : Les lymphocytes B

Diversité et ontogenèse

Les lymphocytes B : différentiation et activation

Déficits immunitaires liés à l'activation des B et la production d'anticorps

La mémoire immunitaire

Chapitre 6 : Les immunoglobulines

La structure générale d'une molécule d'immunoglobuline

Les interactions antigène-anticorps

Les fonctions effectrices des anticorps

Chapitre 7 : Le complexe majeur d'histocompatibilité humain (HLA).

Le complexe génique HLA

Les deux classes de gènes HLA classiques et non classique

La formation des complexes CMH-peptides

La reconnaissance des molécules CMH à la surface de la cellule par les lymphocytes T

Les autres molécules HLA et molécules apparentées

HLA et maladies auto-immunes

Chapitre 8 : L'immunité muqueuse.

L'organisation du tissu muqueux MALT (Mucosae Associated Lymphoid Tissue)

Les cellules immunes innées intestinales

L'immunité adaptative intestinale

Travaux dirigés

Série d’exercices pour chaque chapitre.

Analyse d’articles scientifiques ou exposés

Contenu de la matière :

Cours

Partie I : Peptides, protéines structures et principales propriétés

Chapitre 1 : Les peptides

Classification et nomenclature

Propriétés physiques et chimiques

Étude de quelques peptides ayant une importance biologique

Chapitre 2:Protéines

Conformation tridimensionnelle : Structure secondaire, tertiaire et quaternaire

Dénaturation des protéines

Déterminisme de la conformation tridimensionnelle

Chapitre 3:Principales propriétés des protéines

Solubilité et masse moléculaire

Caractère amphotère et pression osmotique

Isolement, fractionnement et purification des protéines

Chapitre 4: Classification des protéines

Classification en fonction de la forme des molécules

Classification en fonction de la solubilité

Classification en fonction de la composition

Chapitre 5: Dynamique et évolution structurale des protéines

Repliements des protéines

Conception de la structure des protéines

Dynamique des protéines et ingénierie

Partie II : polysaccharides et glycoprotéines

Chapitre 1 : Les polysaccharides

Polyholosides

Hétérosides

Chapitre 2 : Les glycoprotéines

Les constituants monosaccharidiques

Les protéoglycannes

Les peptidoglycannes

Les glycoprotéines

Chapitre 3 : Biosynthèse des glycoprotéines

Importance des glycoprotéines

Rôle des groupements glycanniques

Glycotechnologies

Partie III : Lipides et membranes

Chapitre 1 : Les lipides

Classifications des lipides membranaires

Propriétés des agrégats lipidiques

Chapitre 2 : Les membranes biologiques

Membrane biologique et dynamique structurale

Assemblage des membranes

Chapitre 3 : Les hormones lipophiles

Généralités sur les hormones

Structures, biosynthèses et rôles des hormones lipophiles

Superfamille des récepteurs nucléaires

Mécanismes d’action

Partie IV : Nucléotides et acides nucléiques

Chapitre 1 : Nucléotides

Pentoses

Bases azotés

Nucléosides ; mono di et triphosphates

Chapitre 2 : Acides nucléiques

Structure primaire

Détermination des séquences nucléotidiques

L'ADN en double hélice

Structure secondaire des ARN

Propriétés physico-chimiques des acides nucléiques

Chapitre 3 : Synthèse des acides nucléiques

Synthèse des ribonucléotides puriques

Synthèse des ribonucléotides pyrimidiques

Formation des désoxyribonucléotides

Dégradation des nucléotides

Biosynthèse des coenzymes nucléotidiques

Contenu de la matière :

Cours

Chapitre 1 : Introduction à l’immunogénétique : concepts et applications multiples

Chapitre 2 : Immunogénétique normale

Génétique de l’immunité innée (ex. PRR, KIR)

HLA et gènes

Génétique de la présentation antigénique

TCR et gènes

BCR et gènes

Crosstalk entre immunité et ADN (ex. réparation d’ADN, Nétose, mtDNA)

Chapitre 3 : Immunogénétique pathologique

Immunogénétique de la transplantation

Immunogénétique des déficits immunitaires

Immunogénétique des maladies infectieuses

Immunogénétique de la réponse anti-tumorale

Immunogénétique des maladies auto-immunes

Immunogénétique des maladies neurologiques et psychiatriques

Chapitre 4 : Aboutissements de l’immunogénétique : l’immunothérapie,Veni , vidi , vici

Travaux dirigés

Inflammasomes et leur régulation

Complément et complosome

ISGs à l’état normal et pathologique

Abécédaire du typage HLA

Régulation épigénétique de la différentiation des LT CD4+

Immunothérapie et variabilité de réponse : la part de la génétique

Contenu de la matière

Partie 1/ Interférence ARN

I/ Historique et mécanismes fondamentaux de l’interférence ARN

1. Historique de l’interférence ARN

2. Mécanismes fondamentaux de l’interférence ARN

2.1. siARN

2.1.1. Biosynthèse

2.1.2. Mécanisme d’action

2.2. miARN

2.2.1. Biosynthèse

2.2.2. Mécanisme d’action

2.3. piARN

2.3.1. Biosynthèse

2.3.2. Mécanisme d’action

II/ Conséquences pratiques pour la conception d’un siARN

1. Influence des propriétés intrinsèques du siARN

2. Limites imposées par le transcrit cible

III / intérêts de l’interférence ARN

1. Un outil pour la compréhension de la fonction des gènes

2. Un outil pour de nombreuses applications en thérapeutique

IV/ Contraintes associées à la transfection de courtes séquences d’acidesnucléiques

1. La stabilité des ARN interférents

2. La biodistribution

Partie 2/ Régulation de l’expression des gènes

Régulation de la transcription

Régulation de la transcription chez les procaryotes

Qu’est-ce qu’un opéron ?

Opéron catabolique inductible négativement et positivement régulé (exemple : l’opéron lactose chez E. coli)

Opéron anabolique répressible (exemple : l’opéron Tryptophane chez E. coli)

Régulation par transformation d’un répresseur en activateur (exemple : l’opéron Arabinose (araBAD) chez E. coli)

Autres exemples d’opéron

Régulation de la formation du complexe ouvert

Régulation du passage à la phase d’élongation

Régulation de la transcription chez les eucaryotes

Régulation au niveau chromatinien

Acétylation, méthylation des histones

Méthylation de l’ADN

Eléments de régulation transcriptionnelle

Les classes de régulateurs transcriptionnels

Fonctionnement des protéines activatrices de transcription

Répresseurs transcriptionnels

Séquences régulatrices enhancers et les silencers

Extinction de gènes et régulation épigénétique

Régulation post-transcriptionnelle chez les eucaryotes

L’épissage alternatif

Régulation par des petits ARN

Régulation de la stabilité des ARNm chez les eubactéries

Les acteurs de la dégradation

Les exoribonucléases

Les endoribonucléases

L’ARN pyrophosphohydrolase (RppH)

Les mécanismes de dégradation des ARNm

La voie directe d’accès

La voie dépendante de l’extrémité5’

La voie exoribonucléolytique en 3’

Les mécanismes régulant la stabilité des ARNm

Régulation de l’activité et de la concentration des RNases

Les effets de la traduction

L’interférence par les ARNs

L’influence de la séquence des ARNm

Régulation de la stabilité des ARNm chez les eucaryotes

Les acteurs de la dégradation

Les exoribonucléases agissant en 3’ de l’ARNm

Les exoribonucléases agissant en 5’ de l’ARNm

Les endoribonucléases

Les mécanismes de la dégradation

Voie majoritaire

Voies alternatives

Les mécanismes régulant la stabilité des ARNm

Le complexe Lsm1-7

La régulation de la déadénylation

La régulation du complexe d’élimination de la coiffe

Les ARN interférents :miARN, siARN et piARN

Régulation de la traduction

Introduction

Régulation de l’initiation de la traduction chez les eubactéries

Régulation de l’accès au RBS

Régulation via les structures secondaires de l’ARNm

Régulation de l’initiation de la traduction chez les eucaryotes

Régulation via les facteurs d’initiation de la traduction

Hosphorylation du facteur d’initiation eIF2

Phosphorylation des protéines 4E-BP et disponibilité du facteur d’initiatione IF4E

Inhibition de l’initiation par les miARN

Régulation via les régions 5’-et 3’-UTR chez les eucaryotes

Régulation via les régions 5’-UTR

Interaction régions 3’- et 5’-UTR

Régulation via 3’-UTR

Les voies alternatives d’initiation

uORF

Initiation par une séquence IRES

Régulation au cours de l’élongation ou de la terminaison chez les eubactéries

Régulation au cours de l’élongation ou de la terminaison chez les eucaryotes

Régulation post-traductionnelle : la dégradation des protéines intracellulaires

Introduction

Les protéines chaperonnes (chaperonines)

Les enzymes protéolytiques

Ubiquitination des protéines

Protéasome

Dégradation lysosomale

Autophagie

Partie 3/ Apport de la biologie moléculaire à l’étude de la diversité génétique

Quelques notions

Biodiversité

Diversité génétique

Mesure de la diversité génétique

Marqueurs morphologiques

Marqueurs protéiques (biochimiques)

Marqueurs ADN (moléculaires)

RFLP

AFLP

Minisatellites

Microsatellites

SNP

Marqueurs d’ADNmt

Exemples d’applications

Partie 4/ Intelligence Artificielle et Biotechnologie Moléculaire

Introduction aux modèles d’intelligence artificielle et à la conception de siARN et d’amorces. Étude des outils siDirect et RNAxs ; critères de conception des siARN et accessibilité du site cible.

Introduction aux modèles d’intelligence artificielle appliqués à la régulation génique. Étude de DeepSEA pour la prédiction des caractéristiques de la chromatine et des effets des variants non codants ; distinction avec la prédiction directe de l’expression génique.

Diagnostic moléculaire assisté par IA.

Applications de l’IA dans la phylogénie, le clustering génétique, et la détection des variants (SNP).

Perspectives éthiques et limites de l’IA en biologie moléculaire.

Travaux dirigés :

Fiche TD 1 : Régulation de l’expression des gènes chez les procaryotes (1) : cas de l’opéron tryptophane et l’opéron lactose

Fiche TD 2 : Régulation de l’expression des gènes chez les procaryotes (2) : cas de l’opéron arabinose et l’opéron histidine

Fiche TD 3 : Régulation l’expression des gènes chez les eucaryotes (1) : Etude de la structure, de l’expression et de la fonction du gène bdnf

Fiche TD 4 : Régulation l’expression des gènes chez les eucaryotes (2) : Etude de la régulation de l’expression et de la fonction du gène c-myc

Fiche TD 5 : Analyse de séquences biologiques par IA (Prédiction de l’efficacité de séquences siARN par IA,extraction de motifs, reconnaissance de promoteurs)

Fiche TD 6 : Utilisation de notebooks (Google Colab) pour des exemples simples de machine learning en biologie (classifications de séquences, clustering de variants)

Contenu de la matière :

Atelier 1 : Préparation des solutions

Atelier 2 : Extraction de l’ADN génomique

Atelier 3 : Tests de qualité des ADN extraits

Atelier 4 : Amplification du gène ARNr 16S et du gène d’intérêt de la souche bactérienne

Atelier 5 : Identification de la souche bactérienne à l’échelle de l’espèce et construction de l’arbre phylogénétique

Atelier 6 : PCR-RFLP

Contenu de la matière :

Atelier 1 : Bases de données de la biologie moléculaire

Atelier 2 : Outils d’analyse de séquences

Alignements par pair et alignement multiples des séquences biologique

Détection des motifs dans séquences biologiques par des outils de bioinformatiques

Reconstruction des arbres phylogénétiques

Atelier 3 : Introduction à l’immunoinformatique et à l’IMGT® (international ImMunoGeneTics information system)

Atelier 4 : Connaissance des Bases de Données relatives aux séquences et structures des anticorps

Atelier 5 : Bases de données d'épitopes de lymphocyte B et de lymphocyte T

Atelier 6 : Bases de données de prédiction des allergies

Atelier 7: Base des données des anticorps monoclonaux thérapeutiques et différents projets lies à celle-ci

Contenu de la matière :

Chapitre 1 : Cellule Procaryote : Structure et Métabolisme

Introduction.

Voies Métaboliques.

Voies carrefours du métabolisme central et secondaire.

Phase de production des métabolites secondaires.

Chapitre 2 : Les microorganismes d’intérêt :

Les bactéries.

Les levures.

Les moisissures.

Chapitre 3 : Les enzymes

Introduction.

Origine des enzymes.

Synthèse.

Applications.

Chapitre 4 : Les bactériocines et les substances antimicrobiennes

Historique.

Classification et nomenclature.

Mécanismes de biosynthèse et sa régulation.

Méthodes de détection, de quantification et de purification.

Mécanismes d'action.

Applications

Chapitre 5 : Les toxines bactériennes et les mycotoxines

Généralités.

Production et voie de biosynthèse.

Applications.

Chapitre 6 : Les exopolysaccharides

Généralités.

Production.

Application.

Chapitre 7 : Les vitamines

Généralités.

Production et voie de biosynthèse.

Application.

Chapitre 8 : Autres molécules bioactives

Molécules bioactives d’origine végétale.

Molécules bioactives d’origine animale.

Application.

Chapitre 9 : Caractérisation préliminaire des substances bioactives

Effet de pH

Effet de température

Effet des enzymes

Effet des solvants organiques

Effet du stockage

Contenu de la matière

Chapitre 1 : Introduction à l'endocrinologie

Les 3 grands systèmes intégrateurs et l’homéostasie générale de l’organisme

Les systèmes de communications cellulaires

Les 4 grandes classes des hormones : Nature chimique et synthèse

Mécanisme d'action des hormones

Chapitre 2 : L’axe hypothalamohypophysaire

- Le système limbique et les transducteurs neuro-endocriniens

L’hypophyse et ses rapports avec l’hypothalamus

Les hormones hypothalamiques

Les hormones antéhypophysaires

L’hypophyse postérieure et ses relations avec l’hypothalamus

Chapitre 3 : Les hormones thyroïdiennes et leurs effets métaboliques

Anatomie fonctionnelle

Biosynthèse et sécrétion hormonale

Régulation de la sécrétion hormonale

Rôle physiologique des hormones thyroïdiennes

Physiopathologie

Chapitre 4 : Pancréas endocrine

Anatomie et histologie

L’insuline : Physiologie

Régulation du métabolisme par l’insuline

Le Glucagon : sécrétion, mécanisme d’action et régulation du métabolisme

Le diabète sucré

Chapitre 5 : Les glandes surrénales

Cortex surrénalien : structure et fonction

Hormones cortico-surrénaliennes : physiologie et rôle dans la régulation du métabolisme

Médullosurrénale : physiologie des hormones médullosurrénaliennes et rôle dans la régulation du métabolisme

Chapitre 6 : Hormones calciotropes et homéostasie phosphocalcique

Mouvements du calcium et des phosphates

Hormone parathyroïdienne

Calcitonine

Vitamine D3, cholécalciférol

Chapitre 7 : L'épiphyse

Localisation

Structure

Rôles

Mélatonine (structure chimique et biosynthèse)

Autres sécrétions

Chapitre 8 : Endocrinologie du tissu adipeux

Notion de tissu adipeux blanc et de tissu adipeux brun

Les hormones du tissu adipeux blanc : mécanisme d’action et rôle dans la régulation du métabolisme

Chapitre 9 : Immuno-endocrinologie

Les récepteurs hormonaux et leur interaction avec les cellules immunitaires : Modulation de la réponse immunitaire.

Contenu de la matière :

Unit 1: Tell me what’s it like

Grammar: What it's like to? Comparative and superlative adjectives in biology.

Vocabulary: Talking about modern life.

Reading: “A story of two bacteria belonging to the same genus” - beneficial/pathogenic bacteria.

Speaking: Comparing cellulases from different sources.

Listening: Brenda Lee, Tell me what it's like.

Writing: Describing a wetland.

Unit 2: Asking scientific questions

Grammar: Present perfect and past simple in scientific writing.

Vocabulary: Adverbs in experimental protocols (slowly, carefully…).

Reading: scientist interview.

Speaking: questionnaire for research.

Listening: an interview with an eminent biologist.

Writing: writing a research protocol.

Unit 3: Do and don’t in the science Lab

Grammar: Have to, got to, should, must.

Vocabulary: Science laboratory safety symbols and hazard signs.

Reading: What can biologist do to help protect our environment?

Speaking: Do I need to be good at math to excel in biology? One question, many answers.

Listening: Fire safety in the Lab.

Writing: Should biologists have good math skills? (Argument essay).

Unit 4: Inventions that changed the world

Grammar: Passive voice.

Vocabulary: past participle verbs used in scientific writing (grown, produced, cultivated, shown, made…).

Reading: Agriculture, an invention that changed the world.

Speaking: Passive voice battleship.

Listening: The molecular biology.

Writing: Writing a documentary film review.

Contenu de la matière :

Chapitre 1 : Rappels sur la réaction antigène-anticorps et ses applications

Chapitre 2 : Les techniques sans traceurs

Précipitation en milieu liquide (immuno-précipitation)

Précipitation en milieu gélifié (immunodiffusion)

Immuno-chromatographie

Mesure d’affinité par résonance plasmolique de surface

Réaction d’agglutination

Mise à profit des capacités cytotoxique du complément

Chapitre 3 : Les techniques avec traceurs

Type de traceurs

Technique d’immunodosage

Dosage immunoenzymatique (ELISA)

Dosage immunofluorescent (FLISA)

Dosage radioimmunologique

Immuno-dosage multiplex sur billes

Immuno-empreinte/Western-blot

Immuno-fixation

Puce à protéines/Protein Arrays

Cytométrie en flux

Immunocytologie et immunohistologie

Puce tissulaire (tissue micro-array)

ELISpot

Chapitre 4 : Techniques de biologie moléculaire utilisées en immunologie

Techniques d’amplification

Diagnostic de clonalité et analyse du répertoire

Puces à ADN (DNA microarrays)

Tests cellulaires

Etude cytologique des cellules immunitaires

Immunophénotypage

Prolifération cellulaire

Chapitre 5 : Exemples d’application

Exploration du complément

Exploration des immunoglobulines

Détection/dosage des cytokines et leurs récepteurs

Exploration de HLA

Hypermutations somatiques et translocations chromosomiques

Immuno-hématologique

Contenu de la matière :

Cours

Partie I : Biologie et environnement des cellules en culture

Chapitre 1 : Introduction

Origine de la culture de cellules

Les modalités d’obtention des cellules

Chapitre 2 : Adhésion cellulaire

Méthodes d'étude de l'adhésion cellulaire

Régulation de l’adhésion cellulaire

Contrôle du détachement des cellules adhérentes

Comment l’adhésion à un substrat peut-elle modifier le comportement cellulaire ?

Chapitre 3 : Variabilité non génétique dans les cultures cellulaires

Cellule unique et population cellulaire

Fluctuations d’origine interne

Fluctuations d’origine externe

Chapitre 4 : Dynamique du micro environnement cellulaire

De la matrice extracellulaire au microenvironnement

Le microenvironnement évolue avec le dialogue cellules/matrice

Une dynamique particulière : le microenvironnement tumoral

Chapitre 5 : Défis de la culture de cellules animales en bioréacteur

Principaux réacteurs en mode agité

Influence de l’environnement cellulaire

Culture des cellules sur microporteurs

Analyses et régulations en ligne sur le bioréacteur

Chapitre 6 : Bonnes pratiques de culture cellulaire

Matières premières

Matériels

Milieu : le laboratoire de culture cellulaire

Chapitre 7 : Cryopréservation des cellules

Aspects physicochimiques de la formation des cristaux

Effets biophysiques de la formation de glace

Effets biologiques de la formation de glace

Conditions de congélation

Partie II : Méthodologie en culture cellulaire

Les systèmes cellulaires : La culture primaire - Les lignées cellulaires - Les cellules souches

La prolifération cellulaire : Courbe de croissance en culture

La transformation cellulaire : l’immortalisation et la transformation tumorale

Le milieu de culture et les conditions de culture : Les systèmes de culture cellulaire.

Etude de Protocoles : Conservation des lignées cellulaires - Introduction : les 5 grandes catégories de lignées cellulaires - Obtenir une lignée cellulaire - Les banques de référence-Acheter une lignée Fabriquer

Cryo-conservation des lignées cellulaires : l’azote et sécurité – Congélation Décongélation

Les contaminations en culture de lignées cellulaires :

Les principales contaminations

La détection des contaminations

Prévention des contaminations

Utilisation et entretien du matériel : Procédures et bonnes pratiques

Chapitre 1 : Viabilité, cytotoxicité, génotoxicité

Méthodes d’étude de la viabilité cellulaire

Quantification des cellules mortes par la perte d’intégrité de la membrane plasmique

Détection couplée des cellules mortes et des cellules vivantes

Cytotoxicité : étude spécifique des différentes voies de mort cellulaire

Méthodes d’étude de la prolifération cellulaire

Chapitre 2 : Apport de la cytométrie en flux à la culture cellulaire

Principe de la cytométrie en flux

Différents types de marquages

Interprétation des résultats

Applications

Partie III : Systèmes intégrés et cultures spécialisées

Chapitre 1 : Les systèmes cellulaires

Culture primaire

Lignées cellulaires et hybridomes

Cellules souches

Banques de cellules

Chapitre 2 : Les systèmes de culture

Culture d’organes et d’explants

Culture de cellules

Culture organotypique

Chapitre 3 : La culture de cellules

La culture des cellules en suspension

La culture des cellules adhérentes

La culture en monocouche et en trois dimensions

Chapitre 4 : Cultures spécialisées

Les conditions de culture

Les milieux de culture

La culture à l’échelle industrielle.

Travaux pratiques

Initiation à la culture cellulaire (bonne pratique d’hygiène et de manipulation)

Séparation des PBMCs sous gradient de densité et comptage

Culture des cellules adhérentes (monocytes) et détachement des plaques par trypsine et accutase

Culture des HUVEC humains

Les notions de bioéthique et de biosécurité sont abordées tout au long des travaux pratiques.

Contenu de la matière :

Cours

Rappel sur la physiologie du système immunitaire

Chapitre 1 : Physiopathologie de l’hypersensibilité

Généralités sur les allergènes

Hypersensibilité de type I

Hypersensibilité de type II

Hypersensibilité de type III

Hypersensibilité de type IV

Hypersensibilité V

Hypersensibilité VI

Hypersensibilité VII

Chapitre 2 : Mécanismes physiopathologiques de l’auto-immunité

Introduction

Le concept de la tolérance immunologique

La base génétique de l’auto-immunité

Les facteurs déclenchants environnementaux

Les mécanismes hypothétiques de déclenchements de l’auto-immunité

Les mécanismes lésionnels des effecteurs auto-immuns

Chapitre 3 : Mécanismes physiopathologiques des anomalies de prolifération lymphocytaire

Les maladies lymphoprolifératives : notion de clonalité

Les mécanismes physiopathologiques des maladies lymphoprolifératives

Quelques données sur trois prototypes de maladies lymphoprolifératives

Chapitre 4 : Mécanismes de l’immunosurveillance anti-tumorale

Introduction

Immunoedition du cancer

Chapitre 5 : Mécanismes généraux des déficits immunitaires primitifs

Origine des déficits immunitaires primitifs

Mécanismes physiopathologiques des déficits immunitaires primitifs

Déficits du complément

Déficits du système de phagocytose

Déficits immunitaires combinés sévères

Déficits des lymphocytes B

Déficits des lymphoctes T

Chapitre 6 : Mécanismes de l’alloréactivité et des rejets de greffe

Définition

L’allo-antigène

La réponse allogénique

Mécanisme d’action et cibles moléculaires des principaux immunosuppresseurs

Chapitre 7 : L’immunologie de la grossesse

Introduction

Les interfaces materno-fœtales

La réponse immunitaire maternelle et les étapes de la grossesse

Les mécanismes de protection développés au niveau du placenta

Chapitre 8 : La sénescence cellulaire

Définition

Arrêt du cycle cellulaire

Sénescence moteur du vieillissement

Mécanismes à l’origine de la sénescence cellulaire

Caractéristiques des cellules sénescentes

Travaux dirigés

Analyse d’articles récents

Contenu de la matière

1. Bases de la génomique et de la protéomique

1.1. Aperçu de l'organisation du génome procaryote et eucaryote ;

1.2. ADN extra-chromosomique : plasmides bactériens, mitochondries et chloroplastes.

2. Cartographie du génome

2.1. Cartes génétiques et physiques

2.2. Marqueurs pour la cartographie génétique

2.3. Méthodes et techniques utilisées pour la cartographie génétique

2.4. La cartographie physique

2.5. L'analyse de liaison

2.6. Les techniques cytogénétiques

2.7. Technique de cartographie génétique FISH

2.8. Hybridation de cellules somatiques

2.9. Cartes de radiation hybrides

2.10. Hybridation in situ

2.11. Cartographie génétique comparative

3. Projets de séquençage de génomes

3.1. Human Génome Project

3.2. Projets de séquençages de génomes de microbes, plantes et animaux

3.3. Accéder et récupérer des informations sur les projets de génomes à partir du WEB

4. Génomique comparative

4.1. Identification et classification des organismes à l'aide de marqueurs moléculaires (ARNr 16S typage/séquençage, SNP)

4.2. Utilisation des génomes pour comprendre l'évolution des eucaryotes

4.3. Suivie des maladies émergentes et conception de nouveaux médicaments

4.4. Détermination de l'emplacement du gène dans la séquence du génome

5. Transcriptomique

5.1. Introduction

5.2. Acquisition des données

5.2.1. Next Generation Sequencing (NGS) ( RNAseq, sRNAseq)

5.2.2. Microarrays

5.2.3. qPCR, RT-PCR, qRT-PCR

5.3. Description des données

5.4. Transformation, normalisation et filtrage

5.5. Analyse des données de transcriptome

5.5.1. Gènes différentiellement exprimés

5.5.2. Gènes co-exprimés

5.6. Interprétation

5.7. Caractérisation d’un ensemble de gènes

6. Protéomique

6.1. Objectifs

6.2. Stratégies et défis en protéomique

6.3. Technologies protéomiques : 2D-PAGE, focalisation isoélectrique, spectrométrie de masse, MALDI-TOF, système levure 2-hybride

6.4. Bases de données protéomiques

7. Génomique fonctionnelle et protéomique

7.1. Analyse du transcriptome pour l'identification et l'annotation fonctionnelle du gène,

7.2. Assemblage Contig

7.3. Marche du chromosome (chromosomwalking) et caractérisation des chromosomes

7.4. Identification de gènes fonctionnelles dans le génome

7.5. Fonction des gènes

7.6. Génétique directe et inverse

7.7. Interactions protéine-protéine et protéine-ADN

7.8. Puces à protéines et protéomique fonctionnelle

7.9. Les applications biomédicales et cliniques de la protéomique

7.10. Introduction à la métabolomique, à la lipidomique, métagénomique et biologie des systèmes

8. Intelligence Artificielle appliquée aux données omiques

8.1. Introduction à l’intelligence artificielle aux données omiques

Concepts de base : machine learning, deeplearning, réseaux neuronaux

Applications générales en sciences biologiques

8.2. IA en génomique

Prédiction de gènes et d’éléments fonctionnels dans le génome

Annotation automatique et classification des séquences

Analyse comparative de génomes à grande échelle

8.3. IA en transcriptomique

Identification des gènes différentiellement exprimés par modèles prédictifs

Regroupement de profils d’expression par clustering non supervisé

Détection de signatures transcriptomiques associées à des conditions biologiques (maladies, stress, etc.)

8.4. IA en protéomique

Analyse des spectres de masse avec réseaux neuronaux

Prédiction de la structure et de la fonction des protéines

Reconnaissance de motifs et d’interactions protéiques

Travaux dirigés :

TD 1 : Applications des approches omiques

Type : Travail collaboratif – Carte conceptuelle

Article :How ‘omics technologies can drive plant engineering, ecosystem surveillance, human and animal health

Objectif : Introduire les approches omiques à travers un travail visuel de synthèse

Outil/Activité : Création d’une carte conceptuelle + recherche documentaire

TD 2 : Cartographie génomique

Article :A physical map of the papaya genome with integrated genetic map and genome sequence – Qingyi Yu et al., 2009

Objectif : Comprendre les bases de la cartographie génétique et physique

Outil/Activité : Fiche TD guide existante intégrée (questions guidées + interprétation des résultats)

TD 3 : Analyse transcriptomique et lncRNA

Article : Genome-wide differential expression profiling of mRNAs and lncRNAs associated with prolificacy in Hu sheep – Xu Feng et al., 2018

Objectif : Introduction à la transcriptomique fonctionnelle et aux lncRNA

Outil/Activité : Fiche TD guide existante intégrée (questions guidées + interprétation des résultats)

TD 4 : Analyse fonctionnelle avec ShinyGO& STRING

Article : Functional annotation and network analysis of differentially expressed genes in a model organism or tissue

Objectif :

- Analyser un ensemble de gènes exprimés à l’aide de ShinyGO (enrichissement GO/KEGG)

- Explorer les interactions protéiques avec STRING

Outil/Activité : Fiche TD guide existante intégrée (questions guidées + interprétation des résultats)

TD 5 : Pipeline multi-omique simplifié (étude de cas intégrée)

Article : Données simulées ou article réel fourni : (ex : réponse à un stress chez une plante ou animal)

Objectif :

- Combiner RNA-Seq + ShinyGO + STRING + AlphaFold + InterPro

- Élaborer une interprétation biologique cohérente

Outil/Activité : Fiche TD guide existante intégrée (questions guidées + interprétation des résultats)

TD 6 : IA et apprentissage automatique pour l’analyse omique

Article : AI-assisted prediction of gene-disease associations

Objectif :

- Introduction à l’IA (clustering, réseau de gènes, Deep Learning)

- Utilisation de plateformes comme Orange ou DeepGO

Outil/Activité : Fiche TD guide existante intégrée (questions guidées + interprétation des résultats)

Contenu de la matière

Atelier 1 : Dosage immuno-enzymatique (ELISA)

Atelier 2 : Western-Blot

Atelier 3 : Phénotypage des monocytes et interprétation des résultats par ImageJ

Atelier 4 : Observation des Macrophage extracellular traps (METs) et interprétation des résultats

Contenu de la matière :

Atelier 1 : Extraction et purification des métabolites secondaires à partir de plantes médicinales

Atelier 2 : Extraction et purification de la chlorophylle

Atelier 3 : Synthèse et caractérisation de nanoparticules à partir d’un support microbien.

Atelier 4 : Extraction et purification d'une substance antimicrobienne à partir d'un organisme eucaryote.

Atelier 5 : Extraction et purification des exo-polysaccharides à partir d’un microorganisme.

Atelier 6 : Extraction et purification de molécules bioactives à partir de microalgues.

Contenu de la matière :

Cours

Partie I : Données fondamentales en pharmacologie

Chapitre 1 : Pharmacodynamie

- Différentes cibles moléculaires

- Différentes familles des récepteurs

- Interaction avec les systèmes de régulation

Chapitre 2 : Pharmacocinétique

- Définitions

- Etapes pharmacocinétiques

- Paramètres pharmacocinétiques

Partie II : Concepts de base en pharmacologie moléculaire

Chapitre 1 : Neurotransmetteurs

- Principes de base de la neurotransmission

- Les systèmes de neurotransmission

Chapitre 2 : Prostaglandines et dérivés apparentés

- Structure

- Biosynthèse et biotransformations

Chapitre 3 : Thérapies biologiques et anti-cytokines

- Cytokines

- Agents biologiques pour le traitement des maladies auto-immunes

- Efficacité, tolérance

Partie III : Métabolisme des xénobiotiques

Chapitre 1 : Induction enzymatique

- Les enzymes et agents inductibles

- Mécanismes de l’induction enzymatique

Chapitre 2 : Inhibition enzymatique

- Bases

- Inhibition du transport

Partie IV : Toxicologie

Chapitre 1 : Toxicité cellulaire

Cibles moléculaires

Cibles cellulaires

Chapitre 2 : Génotoxicité

Immunotoxicité des Xénobiotiques

Manifestations par organes ou systémiques

Partie V : Pharmacogénétique, pharmacogénomique et thérapie personnalisée

Chapitre 1 : Généralités sur la médecine personnalisée

Recherche clinique et pharmacogénomique

Tests génétiques et phénotypages

Progrès de la pharmacogénomique

Chapitre 2 : Nouvelles approches de la thérapie personnalisée et domaines d’applications

Travaux dirigés : Pharmacologie expérimentale

Méthodes d’études en pharmacologie

Modèles expérimentaux

Cibles potentielles des agents pharmacologiques

Implications de certains concepts moléculaires

Métabolisme des substances pharmacologiques et actions thérapeutiques

Développement d’un médicament : Interactions ligands récepteurs

Polymorphismes génétiques

Place des Biomarqueurs dans différents domaines et en cancérologie

c) Contenu de la matière

Chapitre 1 : Introduction à la programmation

- Qu’est-ce qu’un programme ? - Langages de programmation

- Pourquoi choisir Python en biologie ?

- Exemples d'applications en science

Chapitre 2 : Installation et prise en main

- Installation d’Anaconda

- Premier script Python

- Exécution de cellules, sauvegarde, commentaires

Chapitre 3. Variables et types de données

- Types primitifs : int, float, str, bool

- Les tuples, les ensembles, les listes, les dictionnaires

- Opérateurs mathématiques et logiques

- Expression & les instructions de bases (lecture, écriture, affectation)

Chapitre 4 : Structures de contrôle

- Instructions conditionnelles : if, elif, else

- Opérateurs de comparaison

Chapitre 5 : Structures répétitives

- Boucles for et while

- Instructions break et continue

- Parcours de listes

Chapitre 6 : Fonctions

a. Définir une fonction avec def

b. Paramètres et valeurs de retour

Chapitre 7 : Fichiers

- Lire et écrire des fichiers .txt et .csv

- Méthodes open(), read(), write()

Contenu de la matière

Unit 1: The Wonder World

Grammar: auxiliary verbs (do, be, have), naming the tenses, questions and negatives, short answers.

Vocabulary: social expressions.

Reading: wonders of biology.

Speaking: Biology Quiz (using auxiliary verbs, questions and negatives and short answers).

Listening: Ten craziest things cells do.

Writing: Find the mistake and correct it.

Unit 2: Bioethics and biosecurity

Grammar: Present tense.

Vocabulary: Numbers in science.

Reading: Bioethics.

Speaking: Debate on ethics in bioengineering.

Listening: Biosecurity.

Writing: writing a paragraph to describe scientific facts using present tense and numbers.

Unit 3: Telling science stories

Grammar: Past tense.

Vocabulary: graphical representations.

Reading: Agro-industrial residues valorisation.

Speaking: Debate on environmental impacts of biomass.

Listening: Agro-industrial wastes valorisation.

Writing: writing a paragraph to describe methods and results.

Unit 4: Enzyme engineering

Grammar: Modal verbs.

Vocabulary: Enzyme engineering vocabulary

Reading: Can crop residues provide fuel for future transport?

Speaking: Promoting critical thinking with English modal verbs.

Listening: Can enzymes be reused?

Writing: writing a paragraph about the perspectives of enzymes applications using modal verbs.

Unit 5: The future of enzyme technology.

Grammar: future forms

Vocabulary: genetic engineering vocabulary

Reading: Future trends of biotechnology.

Speaking: What role do you think industrial biotechnology will play in the future?

Listening: The future of energy.

Writing: Write an email to your internship supervisor to explain what will your plan on arrival.

Contenu de la matière :

Cours

Chapitre 1 : Le mécanisme d’action des vaccins, le rôle de l’adjuvant

L’histoire de la vaccination

La réponse immunitaire post-vaccinale classique : les anticorps neutralisants

Les types de vaccins

Les voies d’administration

La notion d’adjuvants

Les protections individuelle et collective

Les challenges actuels de la vaccination

Chapitre 2 : Le mécanisme d’action des phages

Historique et découverte des bactériophages

Les principes de la phagothérapie

Chapitre 3 : Le mécanisme d’action des immunoglobulines polyvalentes

Les mécanismes immuno-régulateurs des immunoglobulines polyvalentes

Chapitre 4 : Les mécanismes d’action de l’immunothérapie spécifique de l’allergie ou de la désensibilisation allergénique

Les principes et modalités de l’immunothérapie spécifique de l’allergène

Les mécanismes de l’immunothérapie spécifiques de l’allergène

Chapitre 5 : les rôles et mécanismes d’action des anticorps thérapeutiques et protéines de fusion à portion Fc

L’immunogénicité des anticorps thérapeutiques

Les anticorps thérapeutiques neutralisant des cibles solubles

Les anticorps thérapeutiques antagonistes

Les anticorps thérapeutiques cytolytiques

Les biomédicaments anti-TNF

Chapitre 6 : Les cibles et mécanismes d’action des traitements par cytokines

Les interférons

Les interleukines

Chapitre 7 : Les cibles et mécanismes d’action des immunosuppresseurs

L’implication des immunosuppresseurs dans la réponse immunitaire

La classification des immunosuppresseurs

Les stratégies thérapeutiques en transplantation d’organe

Chapitre 8 : Les mécanismes d’action et cibles immunologiques des glucocorticoïdes

Le mécanisme d’action principal

Les modes d’action non génomiques

Les cibles thérapeutiques

Chapitre 9 : Les cibles et mécanismes d’action des approches d’immunothérapie cellulaire

L’immunothérapie cellulaire adoptive associée à la greffe allogénique hématopoïétique

L’immunothérapie cellulaire adoptive autologue

L’immunothérapie cellulaire adoptive des pathologies auto-immunes

L’immunothérapie cellulaire active : les cellules dendritiques comme vaccin cellulaire

Chapitre 10 : Les aspects immunologiques de la thérapie génique

La thérapie génique

Les réponses immunitaires

Travaux dirigés

Thérapie génique et Cellulaire. Production de vaccins, Immunothérapie et Sérothérapie.

Production des cytokines. Études systématiques d'expression et d'interactions.

Contenu de la matière

CHAPITRE 1 : Interaction nanomatériaux – système immunitaire

- Propriétés des nanomatériaux à visée biomédicale

Classification des nanomatériaux : organiques (liposomes, polymères), inorganiques (or, silice, carbone)

Propriétés physicochimiques : taille, charge, forme, surface

Influence sur l’absorption, distribution, métabolisme, excrétion (ADME)

- Immunotoxicité et reconnaissance immunitaire des nano-objets

Protéinocouronne : adsorption, reconnaissance par PRRs

Activation du complément, relargage de cytokines

Exemples : toxicité des nanoparticules d’argent, dioxyde de titane

- Ingénierie de surface et immunomodulation

Fonctionnalisation des nanomatériaux : PEGylation, anticorps, ligands ciblants

Réduction de l’immunogénicité, ciblage spécifique (cellules dendritiques, macrophages)

Nanoparticules furtives vs visibles

CHAPITRE 2 : Nanotechnologies appliquées à l’immunothérapie

- Systèmes d’administration ciblée de médicaments immunomodulateurs

Encapsulation de molécules immunoactives : interleukines, anticorps, immunosuppresseurs

Nanoparticules stimuli-sensibles (pH, enzymes, température)

Exemples : curcumine nanoformulée, dexaméthasone liposomale

- Nanovaccins et adjuvants nanoparticulaires

Nanoparticules comme plateformes vaccinales (ARNm, ADN, protéines recombinantes)

Exemples : LNP (lipid nanoparticles) dans les vaccins COVID-19 (Pfizer/BioNTech, Moderna)

Adjuvants à base d’alumine, silice, polymères

- Ciblage tumoral et modulation de la réponse immunitaire

Nanoparticules pour délivrance d’inhibiteurs de checkpoints immunitaires (PD-1/PD-L1)

Immunothérapie CAR-T et nanosupports

Théranostique : combinaison thérapie + imagerie

CHAPITRE 3 : ARN, épigénétique et nanoimmunologie

- ARN non codants dans la régulation immunitaire

MicroARN : rôle dans la polarisation des macrophages, l’activation lymphocytaire, tolérance

Longs ARN non codants (lncRNA) : régulation transcriptionnelle, interactions avec chromatine

Exemples : miR-155 (activateur pro-inflammatoire), lncRNA NEAT1 (régulation des inflammasomes)

- Épigénétique et plasticité du système immunitaire

Mécanismes épigénétiques : méthylation de l’ADN, modifications des histones, remodelage chromatinien

Cellules myéloïdes : reprogrammation épigénétique par pathogènes/nanomolécules

Mémoire innée (trained immunity) via modifications durables du génome

- Nanovecteurs pour la modulation épigénétique et l’administration d’ARN

Nanoparticules pour délivrance ciblée de siRNA/miRNA/lncRNA

Outils de réécriture épigénétique (ex : CRISPR/dCas9 fusionné à des enzymes épigénétiques)

Thérapies émergentes : Cancer (délivrance ciblée de miRNA oncosuppresseurs), Maladies auto-immunes (inhibition de miRNA pro-inflammatoires via nanoparticules)

CHAPITRE 4 : Réglementation, bioéthique et tendances émergentes

- Sécurité, éthique et réglementation des nanomatériaux immunoactifs

Normes ISO, tests in vitro/in vivo

Contenu de la matière

Chapitre 1 : Historique du génie génétique

Chapitre 2 : Les outils enzymatiques du génie génétique

Les enzymes de restriction

Le phénomène de restriction

Les sites de reconnaissance

Isoschizomères

Le système de Restriction-Modification (RM)

Origine des enzymes de restriction

Nomenclature des enzymes de restriction

Types de coupures réalisées par les enzymes de restriction

Les classes d’enzymes de restriction

Méthylation des sites de restriction et inactivation des enzymes de restriction

Utilisations des enzymes de restriction

Les autres enzymes d’usage courant en génie génétique

Les polymérases

Les ligases

Les phosphatases alcalines (PA)

Les nucléases

Autres enzymes spécifiques

Chapitre 3 : L’hybridation moléculaire

Rappels sur le principe de la réaction d’hybridation

Notion de température de fusion de l’ADN

Facteurs influençant la température de fusion

Hybridation moléculaire

L’hybridation en phase liquide

L’hybridation sur support solide

L’hybridation in situ (HIS)

Les sondes

Principes de l’hybridation des acides nucléiques

Le concept de sonde

Quelques stratégies de marquage

Chapitre 4 : Les vecteurs

Généralités sur les vecteurs

Concept de vecteur etses propriétés

Principes généraux d’utilisation d’un vecteur

Les plasmides

L’utilisation d’un plasmide

Préparation des plasmides

Les différents types de plasmides

Origine de réplication

Les phages

Utilisation des phages

Préparation d’un phage

Les différents phages utilisés en biologie moléculaire

Les autres types de vecteurs

Les cosmides

Les chromosomes artificiels

Les vecteurs «navettes »

Les vecteurs viraux eucaryotes

Chapitre 5 : Le clonage et expression des protéines recombinantes

Le principe du clonage

Clonage basé sur la PCR (PCR Based Cloning)

Les banques d’ADN

Les banques d’ADN génomique

Les banques d’ADNc

Systèmes d’expression

Choix du Système d’Expression

Modifications post-traductionnelles

Système d’expression procaryote

Cassette génétique d’expression de protéines recombinantes

Caractéristiques d’E. coli

Récapitulatif de l’expression hétérologue d’une protéine chez E. coli

Expression des protéines recombinantes

Chapitre 6 : Les organismes génétiquement modifiés (OGM)

La transgénèse végétale

La transgénèse végétale et les méthodes d’amélioration classiques

Les techniques de la transgenèse végétale

Les techniques de transformation

La transgénèse animale

Définition

Méthodes de transfert génique chez les animaux

La construction d’un transgène

Autres techniques utilisées pour la création d’OGM

Les principales applications des OGM

Traçabilité et étiquetage des OGM

Chapitre 7 : Les nouvelles techniques de génie génétique et leurs applications

Édition génomique

Nucléases programmables

L'interférence à ARN

Nucléases à doigts de zinc

TALEN

CRISPR/Cas9

Contenu de la matière

Chapitre 1 : Introduction à l’Immunologie des Infections

Définition et importance du système immunitaire dans les maladies infectieuses

Les différents agents pathogènes et classification des maladies infectieuses

Chapitre 2 : la pathogénèse microbienne

Les étapes du processus infectieux

L’envahissement de l’hôte et le contournement de ses défenses par les bactéries pathogènes

Les dommages causés à l’hôte par les bactéries pathogènes

Les propriétés pathogènes des virus

Les propriétés pathogènes des mycètes, des protozoaires, des helminthes et des algues.

Chapitre 3 : Les facteurs de pathogénicité et de virulence

Les facteurs d’adhésion et de colonisation (fimbriae, LPS, flagelle, système de sécrétion)

Les facteurs de d’invasion

Les facteurs de cytolyse

Les toxines et les super antigènes

Chapitre 4 : Supports génétiques de la virulence

Plasmide de virulence

Bactériophage

Ilots de pathogénicité

Chapitre 5 : Réponses immunitaires Selon le type d’infection

2.1. Immunité Contre les Infections Bactériennes

2.2. Immunité Contre les Infections Virales

2.3. Immunité Contre les Infections Fongiques

2.4. Immunité Contre les Infections Parasitaires

Chapitre 6 : Mécanismes d’évasion des pathogènes et résistance immunitaire

Modification antigénique

Inhibition de la réponse immunitaire

Latence et réactivation des infections chroniques

Chapitre 7 : Immunopathologies liées aux infections

Choc septique et tempête cytokinique

Maladies auto-immunes post-infectieuses

Hypersensibilité aux infections

Chapitre 8 : Applications thérapeutiques

Immunothérapie anti-infectieuse

Immunomodulation

Contenu de la matière :

Atelier 1 : Production de lipopolysaccharide (LPS) à partir de différentes souches bactériennes

Séance 1 : Préparation des cellules bactériennes et lyse cellulaire

Séance 2 : Élimination des contaminants protéiques et nucléiques et Extraction au phénol-eau chaude

Séance 3 : Précipitation du LPS

Séance 4 : Récupération et purification finale après dialyse

Séance 5 : Caractérisation des LPS par SDS-PAGE

Séance 6 : Evaluation de l’effet mitogène du LPS sur les cellules immunitaires telles que les monocytes

Séparation des cellules mononuclées du sang périphérique (PBMCs) par Ficoll

Culture des monocytes

Evaluation de la balance NO/Arginase

Atelier 2 : Production d’adjuvant à partir du LPS

Séance 7 : Libération et détoxification du lipide-A

Séance 8 : Purification du MonophosphorylLipid A, Dialyse et lyophilisation

Séance 9 : Formulation de l’adjuvant avec le protocole d'adsorption sur sels d'aluminium (Alum)

Séance 10 : Evaluation de la fonctionnalité de l’adjuvant MPLA sur sang total

Séparation des PBMCs par Ficoll

Culture des monocytes et différenciation en macrophages

Evaluation de la balance NO/Arginase

Séance 11 : étude statistique et interprétation des résultats finaux

Contenu de la matière :

Techniques

Dessin des amorces de clonage et simulation in-silico du clonage du gène de l’α-amylase à l’aide du logiciel SnapGene.

Extraction de l’ADN génomique de la souche d’intérêt.

PCR de clonage du gène d’intérêt à l’aide des amorces de clonage.

Purification du produit de PCR à l’aide d’un kit PCR Clean-up.

Digestion enzymatique de l’insert et du vecteur plasmidique (pET21/28 a+) avec le couple d’enzymes de restriction approprié.

Purification des produits de digestion à partir du gel d’agarose.

Ligation du gène avec le vecteur plasmidique.

Transformation de la bactérie hôte bibliothèque E. coli DH5α.

Extraction de la construction génétique et transformation de la souche hôte d’expression E. coli BL21 (DE3).

Criblage des clones transformés en présence d’antibiotique.

Tests d’expression de l’enzyme recombinante (SDS-PAGE)

Purification de l’enzyme recombinante par le biais d’une colonne de chromatographie d'affinité, HisTrap.

Séance 1 (05 heures) :

Préparation des solutions et milieux de culture.

Dessin des amorces de clonage.

Séance 2 (06 heures) :

Extraction de l’ADN génomique de la souche bactérienne Bacillus sp à l’aide d’un kit.

PCR de clonage du gène d’intérêt.

Simulation in-silico du clonage du gène de l’α-amylase à l’aide du logiciel SnapGene.

Tests qualitatifs et quantitatifs : électrophorèse sur gel d’agarose.

Séance 3 (06 heures) :

Purification du produit de PCR et dosage de l’ADN.

Digestion enzymatique de l’insert et du vecteur plasmidique (pET21/28 a+) avec le couple d’enzymes de restriction approprié.

Simulation du séquençage (vérification in-silico du produit de PCR séquencé)

Electrophores des produits de digestion suivie de leur purification à partir du gel d’agarose.

Séance 4 (06 heures) :

Préparation des cellules bactériennes compétentes (part 01).

Ligation du gène avec le vecteur plasmidique.

Séance 5 (06 heures) :

Préparation des cellules bactériennes compétentes (part 02).

Transformation de la bactérie hôte bibliothèque E. coli DH5α.

Séance 6 (08 heures) :

Criblage des clones transformés en présence d’antibiotique.

Conférence sur les enzymes recombinantes

Extraction de la construction génétique et transformation de la souche hôte d’expression E. coli BL21 (DE3).

Séance 7 (06 heures) :

Tests d’expression de l’enzyme recombinante (part 01) :

Préparation des différentes cultures avec les différentes conditions.

Séance 8 (06 heures) :

Tests d’expression de l’enzyme recombinante (part 02) :

SDS-PAGE.

Séance 9 (06 heures) :

Purification de l’enzyme recombinante His-taguée par le biais d’une colonne de chromatographie d'affinité, HisTrap.

c) Contenu du cours

I- Cours magistraux

II- Travaux pratiques

Contenu de la matière

1. Manipulation de données avec NumPy

Utiliser des tableaux NumPy pour représenter des données biologiques (séquences, matrices).

Appliquer des opérations vectorielles et le slicing pour l’analyse de données.

2. Analyse de données biologiques avec Pandas

Lire et manipuler des fichiers CSV (ex : résultats PCR, dosages enzymatiques).

Trier, filtrer et regrouper des données pour l’analyse expérimentale.

3. Visualisation des données avec Matplotlib

Créer des graphiques (courbes, histogrammes) pour présenter des résultats biologiques.

Personnaliser des visualisations (titres, légendes, étiquettes).

4. Programmation Orientée Objet (POO)

Concepts fondamentaux (Comprendre les classes, objets, attributs et méthodes. Implémenter une classe simple

Héritage et méthodes spéciales.

5. Introduction à Biopython

Lire et analyser des fichiers FASTA.

Extraire des informations de séquences ADN (longueur, contenu).

Contenu de la matière

Unit 1: The World of work

Grammar: Present perfect

Vocabulary: Work and employment vocabulary.

Reading: Dream jobs.

Speaking: What is your dream job?

Listening: Types of Biotech Companies.

Writing: Writing application letters.

Unit 2: Microalgae: the green gold of the future?

Grammar: Conditionals.

Everyday English: making suggestions.

Reading: High-added value products from microalgae.

Speaking: If you have funding, what would you do?

Listening: Biofuel from microalgae.

Writing: If the microalgae...

Unit 3: Food Biotechnology

Grammar: Reported speech.

Vocabulary: Vocabulary for biotechnology

Reading: Applications of enzymes in the Food Industry

Speaking: Is it safe to use enzymes in food?

Listening: Enzymes in milk & cheese.

Writing: Scientific text using reported speech.

Unit 4: Biofuel cell

Grammar: Expressions of quantity.

Vocabulary: Biofuel cells vocabulary.

Reading: Biofuel Cells, enzymes and microbes for energy production.

Speaking: Why don’t we have functional biofuel yet?

Listening: The future of bioenergy.

Writing: From excel to text, expressions of quantities.

Unit 5: Bioentrepreneurship

Grammar: Relative clauses.

Vocabulary: Entrepreneurship.

Reading: The three pillars of bioentrepreneurship.

Speaking: Biotechnology and economic development.

Listening: Biotechnology is the future of manufacturing.

Writing: scientific text using relative clauses.

Contenu de la matière :

Partie I Introduction générale à l'oncogenèse

Chapitre 1 : Vue d’ensemble de l’oncogenèse

Mécanismes de l’oncogenèse

Oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs

Signification des mutations présentes dans les cancers et Régulation de l’expression des gènes

Chapitre 2 : La transformation maligne

Des altérations de l’ADN peuvent induire une transformation maligne

La découverte des oncogènes

La progression cancéreuse : un processus en plusieurs étapes

Partie II Immunité anti-tumorale

Chapitre 1 : Réaction immunitaire antitumorale : concepts et principaux acteurs

Antigènes de tumeurs

Modélisation du déclenchement de la réponse immunitaire antitumorale

Chapitre 2 : Régulation de l’activation lymphocytaire T

Ontogénie et différenciation des lymphocytes T

Mécanismes d’activation et Fonctions biologiques des lymphocytes T

Régulation de la réponse T

Chapitre 3 : Rôle des lymphocytes B à l’immunothérapie antitumorale

Les lymphocytes B, un acteur de choix dans la réponse adaptative

Le rôle des LB infiltrant les tumeurs

Utilisation des propriétés des LB pour le développement des stratégies de biothérapies

Chapitre 4 : Rôles des cellules dendritiques

Activation des cellules dendritiques et induction de la réponse immunitaire

Cellules dendritiques en contexte physiopathologique

Immunothérapies ciblant ou utilisant les cellules dendritiques

Partie III Altérations génomiques et épigénomiques des cellules cancéreuses

Chapitre 1 : Voies ubiquitaires de prolifération cellulaire

Récepteurs à activité tyrosine kinase

Voie des MAP kinases

Voie de la PI3 kinase

Chapitre 2 : Voies de prolifération spécialisées

Voies des cytokines et voies impliquant des G-protein–coupled receptors (GPCR)

Voies Hippo ou YAP/TAZ, Purinergiques et Wnt–β-caténine

Voies Notch et Hedgehog et voies conduisant au NFκB et Récepteurs nucléaires

Chapitre 3 : Multiplication et mort cellulaires

Contrôle du cycle cellulaire

Contrôle de l’apoptose

Chapitre 4 : Adhésion et motilité

Adhésion cellulaire

Motilité cellulaire

Chapitre 5 : Voies de la migration cellulaire

Voie des chimiokines, des intégrines et des sémaphorines

Voie du transforming growth factor beta (TGFβ) et voies des éphrines

Chapitre 6 : Régulations transcriptionnelles

Méthylation de l’ADN et Modifications post-traductionnelles des histones

Remodelage de la chromatine, Épissage alternatif et Facteurs de transcription

Micro-ARN et Longs ARN non codants

Chapitre 7 : Métabolisme et régulations intracytoplasmiques

Biosynthèse des protéines

Stress du réticulum endoplasmique et Autophagie

Ubiquitinylation des protéines et protéasome

Partie IV De la cellule cancéreuse au cancer

Chapitre 1 : Instabilité génomique

Erreurs réplicatives et réparation des mésappariements

Processus oxydatifs endogènes et réparation par excision de base

Cassures simple brin et réparation par excision de nucléotides : deux sujets à distinguer ; ce rapprochement dans le programme ne signifie pas que cette voie répare toutes les cassures simple brin.

Coupures double-brin et réparation par recombinaison de l’ADN.

Chapitre 2 : Immortalité des lignées cellulaires

Télomères

Télomérase

Mécanisme alternatif d’allongement des télomères (ALT)

Chapitre 3 : Dissémination métastatique

Physiopathologie de la métastase

Génome et épigénome de la métastase

Transition épithélio-mésenchymateuse

Colonisation des organes cibles

Chapitre 4 : Angiogenèse

Étapes de l’angiogenèse

Mise en jeu de l’hypoxie

Signalisation de l’angiogenèse

Chapitre 5 : Cancers épithéliaux et non épithéliaux

Cancers du sein et colorectaux

Cancers du pancréas et Hépatocarcinomes

Cancers de la vessie et des voies urinaires et de la prostate

Cancers de l’ovaire, du col de l’utérus et de l’endomètre

Cancers de la peau et de la thyroïde

Glioblastomes et Sarcomes des tissus mous

Mélanomes cutanés

Leucémies et Lymphomes malins

Chapitre 6 : L’immunothérapie des cancers

Les anticorps monoclonaux

Utilisation des cytokines

Utilisation des lymphocytes T spécifiques de tumeurs amplifiés in vitro

La manipulation des molécules de costimulation

Travaux dirigés

Analyses de documents et réalisation d’exposés dans les domaines couverts par les cours.

Contenu de la matière

Partie I : Le microbiote normal : (à l’équilibre)

Chapitre 1 : Analyse et composition

Techniques d’identification et d’exploration du microbiote.

Composition du microbiote intestinal.

Etablissement et évolution du microbiote.

Facteur modulant la composition du microbiote intestinal.

Chapitre 2 : Microbiote intestinal et fonctions de l’organisme

Dialogue hôte microbiote.

Microbiote et effet de barrière.

Microbiote intestinal et système immunitaire.

Microbiote intestinal et capacité métabolique.

Partie II : Le microbiote pathologique : la dysbiose

Chapitre 1 : Microbiote et maladies du tractus digestif

Diarrhées infectieuses et diarrhées dues aux antibiotiques.

Microbiote et troubles fonctionnels intestinaux.

Microbiote et maladie cœliaque.

Maladies inflammatoires chroniques de l’intestin.

Rôle du microbiote intestinal dans le syndrome du grêle court.

Entérocolite ulcéro-nécrosante.

Microbiote et cancers digestifs.

Chapitre 2 : Microbiote et maladie métaboliques et hépatiques

Microbiote et obésité / apports alimentaires / chirurgie bariatrique.

Syndrome métabolique / diabète.

Microbiote et foie : maladies hépatiques métaboliques et nutritionnelles.

Microbiote et nutrition entérale.

Microbiote et malnutrition infantile

Chapitre 3 : Microbiote et autres maladies

Microbiote et santé cardiovasculaire.

Microbiote et réactions allergiques.

Microbiote intestinal et maladies psychiatriques et neurodégénératives.

Microbiote et rhumatologie / médecine interne.

Microbiote intestinal et dermatologie.

Microbiote intestinal et gynécologie / urologie.

Microbiote et iatrogénie.

Partie III : Modulation du microbiote intestinal

Chapitre 1 : Modulation nutritionnelle

Régulation précoce

Régulation à court et à long terme

Chapitre 2 : Probiotiques, Prébiotiques et Symbiotiques

Définition.

Réglementation.

Classifications et propriétés.

Utilisations actuelles des probiotiques.

Mécanisme d’action.

Chapitre 3 : La transplantation de microbiote fécal

Définition et contexte

Réglementation

La transplantation

La transplantation fécale dans l’obésité.

La transplantation fécale dans les allergies

Chapitre 4 : Autres approches de modulation

Contenu de la matière :

Introduction : Bienvenu à l’univers R

- Installation du logiciel

- Principes de base de l'utilisation de R

Calcul de la moyenne et des écart-types

Analyse de la corrélation et de la régression

Représentations graphiques

Analyse de la variance (un facteur et deux facteurs) et de la covariance

Tests statistiques

Contenu de la matière

Introduction en biologie de synthèse

Repères historiques

Définitions et but de la biologie de synthèses :

Les trois grandes stratégies en biologie de synthèse (Button-up, top-down et protocell)

Les Biobriques :

Séquençages ADN

Fabrication d'ADN (« briques élémentaires »)

Les châssis : naturelle et synthétique

Chimie, biochimie et néocodage du vivant

Les outils pour le contrôle de l’expression génique :

Outils et approches de la biologie synthétique

Ingénierie du vivant et ingénierie métabolique :

Synthia

Synthèse de l’artémisimine

Systèmes bactériens utilisés comme capteur environnementaux et pour diagnostique biomédicale

Génomes artificiels et notion de xénobiologie

Applications

Aspect règlementaire et bio sûreté :

Sécurité, aspects sociaux et éthiques

Travaux dirigés

Analyses de documents et réalisation d’exposés dans les domaines couverts par les cours.

Contenu de la matière

Séance 1 : Culture bactérienne

Séance 2 : Inactivation thermique

Contrôle de stérilité

Séance 3 : Préparation des microparticules de PLGA

Séance 4 : Encapsuler les bactéries inactivées dans les microparticules de PLGA

Séance 5 : Caractérisation des microparticules

Analyse de la taille et de la morphologie des microparticules.

Dosage des protéines encapsulées.

Séance 6 : Formulation avec adjuvant

Séance 7 : Immunisation des modèles animaux

Sélection et préparation des souris.

Injection de la formulation par voie sous-cutanée ou intramusculaire.

Séance 8 : Suivi de la réponse immunitaire

Prélèvement d'échantillons de sang.

Dosage des anticorps spécifiques par ELISA.

Séance 9 : Test de challenge

Exposition des animaux immunisés à la souche bactérienne virulente.

Surveillance des signes cliniques et de la mortalité.

Séance 10 : Analyse finale et conservation

Compilation et analyse des données immunologiques et de protection.

Contenu de la matière :

Partie I. Docking moléculaire

Chapitre 1 : Interaction Protéine-ligand :

Protéine- enzyme

Protéine-Peptide

Protéine-Protéine

Chapitre 2 : Détermination des sites actifs

Chapitre 3 : Design de peptides

Chapitre 4 : Exemples d’applications

Partie II. Dynamique moléculaire

Contenu de la matière :

Chapitre 1 : Introduction à la Pharmacognosie

Importance des substances naturelles en thérapeutique

Introduction aux métabolites primaires et secondaires

Chapitre 2 : Composés du métabolisme primaire et secondaires

Définition des 2 types de métabolisme

Rôles des métabolites primaires et secondaires (ex. des végétaux)

Diversité structurale des métabolites secondaires

Utilisations/Applications des métabolites primaires et secondaires

Chapitre 3 : Terpènes et stéroïdes

Huiles essentielles

Résines, oléorésines, gomme-résine, baumes

Iridoïdes

Saponosides

Matières premières pour l’industrie des stéroïdes

Hétérosides cardiotoniques

Chapitre 4 : Les Composés phénoliques

Composés phénoliques

Phénols et acides phénols

Coumarines

Lignanes

Flavonoïdes

Anthocyanes

Tannins

Dérivés hydroxyanthracéniques

Orcinols et phloroglucinols « chanvre indien »

Chapitre 5 : les alcaloïdes

Généralités sur les alcaloïdes

Alcaloïdes tropanique « belladone, datura, jusquiame, coca »

Alcaloïdes quinolizidiniques « genet à balai »

Alcaloïdes indoliques « ergot de seigle, rauwolfia, pervenches, ochrosias »

Alcaloïdes quinoléine « quinquinas »

Les alcaloïdes iso quinoléines « pavot somnifère »

Alcaloïdes tropolones « colchique »

Alcaloïdes à noyau imidazole « jaborandi »

Alcaloïdes diterpéniques « aconit »

Bases puriques « café, thé, cola, cacao »

Chapitre 6 : Notions galénique

Principales formes galéniques en phytothérapie

Mise en pratique : préparations magistrales

Critères de choix de la forme galénique

Chapitre 7 : Phytothérapies et pathologie

Toxicité intrinsèque des plantes

Risques d’interactions entre plantes médicinales et médicaments

Contres indication et précautions d’emploi des plantes médicinales

Chapitre 8 : Monographie

Différentes plantes médicinales

Indications des plantes médicinales selon leurs propriétés en phytothérapie clinique intégrative

Chapitre 9 : Place de l’évaluation clinique et biologique dans le choix d’un traitement à base de plantes médicinales et le suivi de ses effets

Phytopharmacologie

Etude des cas cliniques

Travaux dirigés

Principes fondamentaux des la phytothérapie, homéopathie, aromathérapie.

Formes galéniques des préparations végétales.

Phytovigilance et sécurité du consommateur.

Contenu de la matière

Partie 1 :

Concepts fondamentaux du Reverse Engineering

Définition et historique

Origine du concept en ingénierie mécanique, électronique, puis adaptation aux sciences du vivant.

Importance du RE dans la biologie moderne : comprendre, améliorer, reproduire.

Différences entre Reverse Engineering et Forward Engineering

Forward Engineering : processus de conception linéaire (de l'idée au produit).

Reverse Engineering : partir d'un produit existant pour en déduire la conception.

Applications industrielles

Maintenance et amélioration d'appareillages biologiques (PCR, séquenceurs).

Innovation compétitive : bio-impression, création d'outils diagnostics alternatifs.

Interopérabilité : compatibilité entre instruments, logiciels et bases de données.

Échelle TRL (Technology Readiness Level)

Présentation des 9 niveaux TRL

TRL 1 : Observation scientifique de base.

TRL 5 : Validation technologique en environnement pertinent.

TRL 9 : Système validé en environnement opérationnel.

Positionnement d’un projet biologique selon les TRL

Exemples : développement d’un test PCR rapide, production de vaccins expérimentaux.

Les moyens nécessaires pour franchir les TRL

Ressources humaines, matérielles, financières.

Planification des essais pilotes et pré-industriels.

Cadre juridique et propriété intellectuelle

Le droit à l’ingénierie inverse face aux brevets

Principe du fair use, DMCA, directives européennes.

Analyse comparative internationale

Gestion des risques juridiques

Rédaction de contrats clairs, clauses spécifiques RE, protections anti-contournement.

Limites légales

RE autorisé pour analyse et interopérabilité ; interdit pour copie/revente non autorisée.

Partie 2 : En sciences Biologiques :

1. Reverse Engineering des Systèmes Biologiques

Approche de déconstruction biologique

Décomposition de réseaux métaboliques et voies de signalisation.

Reconstruction fonctionnelle à partir de données expérimentales.

Exemples concrets

Réseaux de réponse au stress oxydatif.

Mécanismes moléculaires de l'apoptose.

2. Bioinformatique et Logiciels Libres en Sciences Biologiques

Introduction aux logiciels open-source

Biopython, RStudio, Galaxy pour bioanalyse.

Ateliers pratiques

Annotation génomique libre avec GenomeTools.

Analyse de séquences de gènes cibles avec FastQC et Clustal Omega.

3. Modélisation et Simulation en Biologie

Outils de simulation libre

COPASI pour la dynamique des systèmes biochimiques.

CellDesigner pour modéliser les réseaux de signalisation.

Mini-projets

Simulation de la dynamique d'un réseau d'inflammation.

Optimisation d’une voie métabolique via un modèle dynamique.

Partie 3 : En Immunotechnologie : Cette partie permet aux étudiants l’identification de cas concrets de reverse engineering, l’utilisation d'outils open-source adaptés (ImageJ, Packtage R/Bioconductor , FreeCAD …) et La réflexion sur les impacts éthiques et juridiques.

Reverse Engineering des anticorps et immunodiagnostics

Extraction et modélisation de la structure 3D d’anticorps (RosettaAntibody, PyMOL).

Atelier

Reconstitution d'un test rapide antigénique basé sur les anticorps open-source.

Contenu de la matière

Unité 1 : Règles fondamentales de rédaction des manuscrits scientifiques

- Vue d’ensemble de la langue des manuscrits scientifiques

- Temps verbaux

- Grammaire

- Phrases

- Paragraphes

Unité 2 : Erreurs fréquentes à éviter dans la rédaction d’un manuscrit

Unité 3 : Soutenance de thèse

- Qu’est-ce qu’une soutenance de thèse ?

- Comment commencer sa présentation ?

- Formuler la problématique et les objectifs de recherche

- Décrire les méthodes

- Décrire et discuter les résultats

- Conclusion et perspectives

- Travailler les transitions

- Comment conclure sa présentation ?

Unité 4 : Après le diplôme, quelle suite ?

- Définir ses objectifs professionnels

- Préparer un entretien d’embauche

- Rédiger son CV

- Rédiger une lettre de motivation

- Présenter une candidature à une bourse

Contenu de la matière

Planification et réalisation d'expériences

Sur la base de la proposition de projet soumise au semestre précédent, les étudiants devraient être capables de, planifier et de s'engager dans une enquête critique indépendante, un projet de fin d’études en Biotechnologie. Ils devraient être en mesure d'identifier systématiquement la théorie et les concepts pertinents, de les relier aux méthodologies et aux preuves appropriées, d'appliquer les techniques appropriées et de tirer les conclusions appropriées. Les étudiants doivent être en mesure de travailler de manière indépendante et soient capables de comprendre le but de chaque expérience qu'ils réalisent. Ils devraient également être en mesure de comprendre les résultats possibles de chaque expérience.

Rédaction du manuscrit

À la fin de leur projet, une thèse doit être écrite donnant tous les détails tels que l'objectif, la méthodologie, les résultats, la discussion et les travaux futurs liés à leur projet. Les étudiants peuvent viser à faire publier leurs résultats de recherche dans une revue à comité de lecture. Si les résultats de la recherche ont des résultats orientés vers l'application, les étudiants peuvent déposer une demande de brevet.