LDD3 Informatique, Sciences de la vie - Site Versailles

Ses objectifs sont d'approfondir la compréhension de l'apport de l'analyse génétique, notamment en génétique humaine, ainsi que chez les organismes modèles pour lesquels l'accent est mis, d'une part sur les différents types d'interactions génétiques, et d'autre  part, sur la génétique inverse. Des outils, tels les chromosomes balanceurs et les éléments transposables, seront présentés. L’utilisation de ces outils chez la drosophile sera illustrée au cours des TP qui sont répartis sur trois séances de trois heures.

Ses objectifs sont d'approfondir la compréhension de l'apport de l'analyse génétique, notamment en génétique humaine, ainsi que chez les organismes modèles pour lesquels l'accent est mis, d'une part sur les différents types d'interactions génétiques, et d'autre  part, sur la génétique inverse.

Partie 1 - Protéines :
Régulation de la Traduction
Les Acides aminés, structures secondaires et supersecondaires, motifs et domaines structuraux, structure 3D, Repliement des protéines et Dynamique moléculaire

Modifications post-traductionnelles.

Purification de protéines et de complexes protéiques.

Partie 2 - ADN :

Réplication / Réparation

Transcription

Devenir des ARN-Export + ARN non codants

Régulation Expression des gènes

Organisation génomes

Comprendre les mécanismes de transmission, de maintenance, de transfert et de décodage de l'information héréditaire à un niveau global en faisant appel à des régulations fines s'effectuant à tous les niveaux de la chaîne de transmission de cette information. Comprendre la façon dont les structures tridimensionnelles complexes telles que les ARN et les protéines se forment. Comprendre les différents niveaux de régulation existants ou pouvant exister.

L’UE est une introduction à la génomique fonctionnelle. L’objectif principal est de comprendre  en quoi il est nécessaire d’appréhender certaines questions scientifiques par des approches exhaustives, utilisant des techniques de hauts débits.  Il s’agira de comprendre les enjeux de la génomique fonctionnelle et de l’utilisation des approches à hauts débits à travers des exemples concrets. Seront développées les approches techniques et technologiques de la transcriptomique, de la protéomique et également de l’interactomique (étude globale des réseaux d'interaction entre macromolécules).

Notions de cinétique et d'ordre de réaction. Cinétique Michaelienne. Etude de fixation des ligands à l'équilibre. Coopérativité enzymatique. Bases thermodynamiques de l'allostérie. Aspect structural de la fonction enzymatique. Biologie moléculaire et Biochimie des protéines. Rapport entre structure et fonction d'une protéine en particulier après mutagenèse à partir d'exemples concrets de protéines recombinantes. Production de protéines recombinantes. Analyse d'articles en recherche appliquée.

Cette UE vise à fournir aux étudiants les connaissances fondamentales pour comprendre la biochimie des protéines et approfondir leur maîtrise de la biologie moléculaire. Elle a pour but de :

• Consolider les acquis en biologie moléculaire et en biochimie des protéines,
• Approfondir les notions d’enzymologie et les mécanismes d’interactions protéiques,
• Analyser la relation structure/fonction des protéines à l’échelle moléculaire,
• Se familiariser avec les outils d’analyse tels que la mutagénèse et la biologie structurale,

Introduire les stratégies actuelles du « gène à la protéine » pour optimiser la production et l’activité des protéines recombinantes, utilisées en bioproduction, biologie synthétique ou recherche fondamentale et appliquée (santé, chimie, environnement).

Les méthodologies de transgenèse chez différents organismes modèles sont décrites en cours et leurs applications sont illustrées en TD.

Un cours introductif expose les différentes stratégies de transgenèse chez divers organismes multicellulaires modèles.

Partie 1 : Méthodologie et application de la transgenèse chez la drosophile (6 CM/8 TD)

-Les différents types d’éléments transposables dans les génomes          eucaryotes. Le transposon P de Drosophila melanogaster : la dysgénésie des hybrides de type P-M.

- L’élément P et la transformation de la lignée germinale chez la drosophile

- Utilisation de l’élément P comme outil en génétique et biologie moléculaire (expression conditionnelle ciblée de gènes d’intérêt, ARN interférence, production d’individus transgéniques mosaïques...)

- L’élément P utilisé comme agent mutagène

Partie 2 : Méthodologie et application de la transgenèse chez la souris (3 CM/3 TD)

- Principes stratégiques de la transgenèse chez la souris

- Recombinaison homologue et production des souris transgéniques Knockout (KO), Knockin (KI), KO conditionnel inductible ou non

Partie 3 : Méthodologie et application de la sélection végétale (2 CM/2 TD)

- La notion de rétrocroisements et de sélection assistée par marqueurs (approches combinant séquençage, sondes, PCR et enzymes de restriction : QTL, RFLP, ASPE, RAPD, ASO, AFLP, Multiplexage), 

- Les approches technologiques de protoplastes, d’hybridation somatique, d’haplodiploïdisation, de sauvetage d’embryons, et de transgenèse par Rhizobium radiobacter.

Le TP (4 séances de 3-4h) porte sur l’étude du rôle du gène eyeless au cours du développement de l’œil chez la drosophile et de la conservation fonctionnelle au cours de l'évolution de son orthologue murin Pax6. Un cours prépare les étudiants aux questions abordées lors du TP. Les stratégies mises en œuvre pour mener à bien cette étude reposent sur l’interférence à l’ARN pour analyser l'effet de la perte de fonction d'eyeless, sur l’expression ectopique ciblée et conditionnelle d'eyeless et de Pax6, ainsi que sur la capacité de ces gènes à supprimer les phénotypes dû à la perte de fonction d’eyeless.

Cette UE décrit des méthodologies de transgenèse chez différents organismes modèles (drosophile, souris, poisson-zèbre et plantes), et illustre l’intérêt de ces approches pour la compréhension de différents processus par l'analyse génétique et moléculaire de la fonction de gènes d'intérêt en biologie fondamentale et appliquée.

• Les bases de la phylogénie (e.g., notion de caractères et d’états de caractères, homologie, homoplasie, etc.), 
• Les bases de la phylogénie moléculaire (e.g., gènes orthologiques, alignement de séquences, etc.), 
• La classification hiérarchique, clustering non supervisé (Algorithmes « Lien simple », « Lien complet », « UPGMA’, « WPGMA », « Neighbor Joining »)
• Méthodes basées sur les « caractères », sur les « distances », méthodes « probabilistes » (e.g., maximum de vraisemblance)
• Méthodes d’évaluation/robustesse des phylogénies (e.g., « bootstrap »),
• Etude d’un cas « historique » (de « Darwin à nos jours » : l’apparentement des « cétacés ».

• Comprendre ce qu’est l’apparentement entre espèces,
• Comprendre ce qu’est une phylogénie, en particulier une phylogénie moléculaire,
• Comprendre ce que la génomique apporte à la phylogénie moléculaire et vice versa,
• Réaliser et interpréter une phylogénie moléculaire

) Les différents types de variables aléatoires (VA) : définitions, qualitatives, quantitatives, traitement et représentation de valeurs brutes ou d'effectifs.

II) Les estimations : analyse descriptive : position (moyenne, mode, médiane, maximum, minimum) et dispersion (variance, écart-type) ; notion d'échantillon et de population ; estimations ponctuelles et par intervalle de confiance (IC).

III) Les lois et la modélisation : lois usuelles pour des VA discrètes ou continues, modélisation.

IV) Les différents types de barres d'erreur : représentation, signification et interprétation.

V) Les tests d'hypothèse : principe, utilisation et interprétation de différents tests (paramétriques, de conformité ou d’homogénéité) (test de Khi2, test de signe – test binomial, test de normalité (Shapiro-Wilk), test de Fisher, Test de Student, ANOVA à un ou plusieurs facteurs).

VI) Corrélation et régression linéaire : définitions, régression linéaire, corrélation, identification de points aberrants.

L'analyse expérimentale et les statistiques sont des outils et des méthodes indispensables aux scientifiques qui sont confrontés à une quantité de données toujours plus importante et non interprétable sans l’aide de ces disciplines.

Sachant que la variabilité est la règle dans les différents domaines de la biologie, l'analyse expérimentale et les statistiques sont des outils d'interprétation adaptés et indispensables aux conditions particulières de ce domaine d'activité.

Cette UE permet, dans une démarche d'application à la biologie et non de démonstrations théoriques, d'apprendre à traiter les données expérimentales, à les analyser pour formuler des conclusions et des interprétations scientifiquement valables, et à présenter les données et les résultats de façon compréhensible par tous.