M1 Biodiversité, Génomique et Environnement

Elodie Marchadier, MC Université Paris Sud Sébastien Ollier, MC Université Paris Sud.

Tout l’enseignement, cours et travaux pratiques (en salles informatique) est obligatoire et présentiel.

L’objectif est d’apporter aux étudiants quelques notions de statistiques non développées en L, tout en restant dans les limites de ce qui peut être raisonnablement acquis dans le temps d’un module court. L’accent est mis sur les tests statistiques paramétriques.
Contenu :
Cours + exercices sur Excel et R (Rcmdr).

Septembre - Octobre - Novembre.

ORSAY

Moussa Benhamed Pr Université de Paris (coordinateur) Jean-Luc Ferat MC Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (coordinateur) Bénédicte Sturbois Pr Université d’Evry Val d’Essonne (coordinateur)

Equipe pédagogique : Karine Alix, Pr AgroParisTech Moussa Benhamed, Pr Université de Paris Jean-Luc Ferat, MC Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines Sophie Filleur, MC Université de Paris Florence Garnier, MC Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines Marc Nadal, Pr Université de Paris Bénédicte Sturbois Pr Université d’Evry Val d’Essonne.

En TD (9h) seront abordées les notions de gène et combinaison modulaire, duplication des génomes chez les eucaryotes, modification des histones et expression des gènes.

Cours magistraux pour définir les concepts nouveaux. TD de réflexion sur les concepts vus en cours ou exercices de mobilisation des connaissances pendant les cours.

Objectifs : Acquérir les connaissances fondamentales de l’organisation des génomes de bactéries, d’archées et d’eucaryotes. Connaître les principaux mécanismes impliqués dans l’évolution structurale des génomes et dans la dynamique de régulation de leur expression.

Contenu :
1. Organisation des génomes de bactéries, d’archées et d’eucaryotes (6h). On insistera sur les spécificités des génomes de chaque domaine du vivant en cherchant à mettre en évidence leurs similarités et leurs différences. Les compartiments codants et non-codants du génome seront décrits en détail, et présentés comme jouant un rôle majeur dans la création de diversité génomique. Les méthodes de séquençage nouvelle génération sont abordées ainsi que leurs applications. Les dernières connaissances acquises sur les génomes des virus et mégavirus seront exposées.
2. Introduction à la dynamique des génomes (4,5h) : caractérisation des processus impliqués dans la dynamique structurale des génomes (recombinaison, duplication, transposition dans l’évolution des structures chromosomiques).
3. Relations entre structure des génomes et expression des gènes (4,5h). Organisation des gènes (domaines protéiques) ; organisation chromatinienne (euchromatine, hétérochromatine) ; expression des gènes (modification d’histones) ; épissage alternatif.

Septembre - Octobre - Novembre.

PARIS

Thomas Heams.

Conférences par des enseignants d'AgroParisTech ou invités Etudes de textes et documents audiovisuels – Débats – Présentations Orales.

Objectifs :
L'histoire et la philosophie des sciences sont un complément nécessaire à la formation de l'esprit scientifique.
L'objectif de cet enseignement est de proposer une introduction à ces domaines, par le biais d'études de cas choisis dans les sciences du vivant. Il s'agit de développer une réflexion critique et autonome sur les méthodes et les objets de la science en général et de la biologie en particulier.
Contenu :
Sont abordées les questions suivantes :
• Le concept de méthode scientifique à travers les âges.
• Créer de la vie : defi technique ou défi théorique ?
• Qu'y a-t-il derrière un concept : histoire de la notion de programme génétique.
• Histoire des réceptions critiques du darwinisme.
• Doute nécessaire, doute instrumentalisé : le scientifique face à l'inconnu.
• Qu'est-ce qu'une imposture scientifique ?
• Science et société : nouvelles formes d'expertise, panels citoyens, débats public.
• Regards de philosophe sur l'Animal.

Septembre - Octobre - Novembre.

PARIS

Loïc Rajjou, Pr AgroParisTech (coordinateur) Alia Dellagi, Pr AgroParisTech Karine Alix, Pr AgroParisTech Lelandais Christine, MCU, Université de Paris Majeran Wojciek, MCU, Université de Paris Annick Méjean, PR, Université de Paris Nicolas Meunier, MCU, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines Olivier Sandra, Chercheur, INRA Eric Pailhoux, Chercheur, INRA.

Les cours abordent les grandes fonctions physiologiques chez les végétaux, les animaux et les microorganismes, mettant en évidence la diversité et l’évolution des organismes vivants, les adaptations ou spéciations : Métabolisme carboné chez les microorganismes et chez les plantes, reproduction animale et végétale, respiration animale, interactions hôte-pathogène. Les trois séances de TD sont dédiées à la réalisation d’une affiche à partir d’un article scientifique présentant des approches pluridisciplinaires en physiologie. Une journée est consacrée à la présentation orale (au choix en anglais ou en français) des affiches écrites en anglais. A l’issue de cette journée, le prix de la meilleure affiche est décerné par le jury constitué de l’ensemble des étudiants.

Cette UE a pour objectif d’illustrer la diversité des processus physiologiques mis en oeuvre par les organismes vivants. Des exemples de fonctions physiologiques associées à des adaptations ou des spéciations seront illustrés aussi bien chez les procaryotes que chez les eucaryotes. L’accent sera mis sur les approches pluridisciplinaires qui permettent d’étudier ces mécanismes physiologiques à diverses échelles (organe, organisme, population). A travers la réalisation d’une affiche, les étudiants seront aussi formés à la recherche bibliographique et la communication scientifique.
Contenu
Cours/conférences : 16,5h
Cours (13,5h) : Diversité et évolution des organismes vivants, grandes fonctions associées à des adaptations ou spéciations, approches pluridisciplinaires en physiologie (3h), Métabolisme carboné chez les microorganismes (3h) et chez les plantes (1,5h), reproduction végétale (1,5h), respiration animale (3h) et interactions hôte-pathogène (1,5h)
Conférences (3h) : Reproduction animale
TD : réalisation d’une affiche scientifique (7,5h)
Au terme de cette UE, l’étudiant pourra reconnaître et comparer les grandes fonctions physiologiques au sein des différents règnes et les illustrer par quelques exemples d’adaptations ou de spéciations; pourra décrire et analyser les résultats obtenus avec différentes méthodologies s’appliquant à diverses échelles (organe, organisme, population) et traduisant une approche interdisciplinaire de la physiologie.

Bases de physiologie et de métabolisme niveau licence sciences de la vie ou sciences de la vie et de la terre.

Septembre - Octobre - Novembre.

PARIS

Julie Fiévet, Xavier Rognon, Margaux Jullien (APT).

8 créneaux de 3h, dont 2 TD dédoublés en demi-groupes (1 en salle informatique).

- Cours introductif (3h) : principales notions de génétique des populations. - TD (3h) : influence des régimes de reproduction sur la diversité génétique. - TD info (3h) : effet de la sélection et de la dérive sur l’évolution des populations. - TD (3h) : balance entre mutation et sélection, cryptopolymorphisme. - TD (3h) : le polymorphisme en populations naturelles. Examen blanc. - Cours (3h) : diversité des animaux d’élevage. - Cours (3h) : diversité des plantes cultivées. - Cours (3h) : origine de la biodiversité spécifique, processus de spéciation.

Objectifs:
Ce module a pour but de présenter la notion de biodiversité dans son ensemble avec une emphase particulière sur son aspect génétique. Elle sera dans un premier temps introduite d'un point de vue historique et conceptuel puis étudiée d'un point de vue appliqué en distinguant ses composantes (diversité des populations naturelles, cultivées, d’élevage), et enfin seront abordés les processus à l’origine de la diversification biologique (spéciation). La première partie du module portera sur la révision et la consolidation des bases de la génétique des populations, au cours de laquelle les étudiants réfléchiront sur les mécanismes évolutifs générant de la diversité génétique au travers d’exemples concrets sous forme de problèmes et de simulations informatiques (séquence comprenant une séance de cours et 4 séances de TD dont une sur ordinateur, avec un examen blanc en fin de séquence). La deuxième partie portera sur des aspects appliqués des notions étudiées dans la première séquence, concernant la diversité des plantes cultivées et des animaux d’élevage, ainsi que le processus de divergence spécifique à l’origine de la diversité d’espèces dans les populations naturelles (séquence de 3 cours/conférences).

Aucun.

- Henry JP & Gouyon PH, Précis de génétique des populations, Ed Dunod - Rossignol JL et al, Génétique. Gènes et génomes, Ed Dunod.

Septembre - Octobre - Novembre.

PARIS

Cécile GASSE, MCF, UEVE, section 32 Cécile FISCHER, MCF, UEVE, section 65 Isabelle SALARD-ARNAUD, MCF, UEVE, section 32.

L’UE comporte une partie théorique (CM) permettant d’exposer les bases de biologie moléculaire, physiologie bactérienne et biochimie permettant de parvenir aux objectifs de production de protéines recombinantes fonctionnelles et l’état de l’art des techniques expérimentales récentes et couramment utilisées pour y parvenir. Elle se poursuit par une partie pratique (TP) étalée sur 4 jours pendant laquelle l’étudiant pourra prendre en main de façon individuelle, et mener à bien les différentes étapes d’une production et purification de protéines en système procaryote, à l’échelle du milligramme, grâce à un équipement standard de laboratoire.

Les objectifs de l'UE sont les suivants :
(a) Disposer d’une vision d’ensemble d’un éventail actualisé d’outils de biologie moléculaire et biochimie permettant : (i) d'exprimer une protéine recombinante en système procaryote en répondant à divers objectifs d’un cahier des charges (niveau d’expression, localisation, détection et purification) ; (ii) de la purifier par différentes techniques de chromatographie et de la caractériser
(b) Discuter et analyser les points forts et les points faibles des systèmes choisis
(c) Appréhender une situation de laboratoire et disposer de solides compétences pratiques (maîtrise de l’usage d’équipements et de protocoles, autonomie, rigueur)
(d) Formuler et formaliser dans une production écrite des procédures et résultats assurant la traçabilité des échantillons biologiques manipulés et la restitution d’un travail expérimental.
A l’issue de l’enseignement, les étudiants seront en mesure, à partir d’une question biologique, de proposer une stratégie expérimentale telle qu’elle peut être présentée dans un travail scientifique, de mettre en œuvre de façon autonome un protocole pour préparer et purifier une protéine d’intérêt, et de produire et mettre en forme des documents écrits permettant de suivre ce travail.

Les étudiants auront le bagage de biologie moléculaire et biochimie leur permettant de maîtriser les notions de base concernant le rôle et la structure des acides nucléiques et des protéines, les grands principes de la régulation de l’expression génétique chez les procaryotes (E. coli) et les techniques de base pour la séparation et l’analyse des protéines.

Protein production and purification Structural Genomics Consortium, Nature Methods volume 5, pages135–146 (2008)

Overview of the Purification of Recombinant Proteins P. T. Wingfield. Curr Protoc Protein Sci. 2015; 80: 6.1.1–6.1.35. doi: 10.1002/0471140864.ps0601s80

Repliement et production de protéines recombinantes Jean-Michel Betton, Alain Chaffotte, Med Sci (Paris). 2005 Jun-Jul;21(6-7):613-7. Texte disponible à l’adresse suivante : https://www.medecinesciences.org/fr/articles/medsci/pdf/2005/06/medsci2005216-7p613.pdf

Wiesler, S. C., Weinzierl, R. O. High-throughput Purification of

Janvier.

EVRY

Graham Noctor, PR Université Paris Sud Hélène Vanacker, MCF Université Paris Sud.

L’UE se déroule sur deux semaines consécutives à l’Institut des Sciences des Plantes de Paris Saclay (bât. 630, université Paris Sud/Paris Saclay, Orsay). Parmi les matières traitées lors des cours : la gestion de la forte lumière ; le stress oxydant ; les mécanismes de défense contre les xénobiotiques (métaux lourds, herbicides) ; les grandes voies du métabolisme secondaire. Ces notions sont illustrées lors de TD interactifs reposant sur des recherches menées par les étudiants sur les fonctions de molécules intervenant dans la réponse des plantes aux stress, activités qui implique la préparation d’un exposé oral sous forme Powerpoint. Les aspects théoriques des cours et des TDs sont complétés par des travaux pratiques permettant aux étudiants de s’initier aux principes de la génomique fonctionnelle en réalisant des mesures complémentaires chez des mutants d’Arabidopsis (PCR, dosages spectrophotométriques d’enzymes et de métabolites). L’évaluation comporte un examen écrit (hors UE).

Le métabolisme des plantes est particulièrement riche. Il est également doté d’une flexibilité permettant à l’organisme de s’acclimater aux conditions contraignantes (stress) comme la forte lumière ou encore la présence de molécules toxiques. Comprendre le fonctionnement des plantes implique forcément des connaissances des principaux mécanismes de gestion de ces stress.
A l’issue de l’UE, les étudiants seront capables de décrire : 1) les grands mécanismes qui interviennent dans la gestion de la lumière par les plantes ; 2) les espèces réactives de l’oxygène, leurs principaux effets biologiques, et les systèmes qui les contrôlent ; 3) les processus et les enzymes impliqués dans les réponses des plantes aux stress chimiques ; 4) les grandes lignes des principales voies de métabolisme secondaire. A l’issue des TP, les étudiants auront acquis des compétences pratiques en techniques de base de biologie moléculaire et de biochimie dans le cadre de l’utilisation de mutants pour mieux comprendre les réponses des plantes aux stress. Les étudiants seront capables de réunir, en un temps limité, les informations disponibles dans les bases de données sur la synthèse et les fonctions biologiques d’une molécule de petite taille impliquée dans les réponses des plantes aux stress, pour en réaliser une présentation orale devant les autres étudiants.

Connaissances de base des grandes fonctions métaboliques de plantes (métabolismes primaires : photosynthèse, respiration, photorespiration, assimilation de l’azote, etc). Notions de bonnes pratiques de laboratoire (TPs).

A voir lors du module.

Janvier.

ORSAY

Ce cours est organisé sur une semaine, il a lieu pendant le premier semestre. Il comprend quatre jours de conférences et une journée de travaux dirigés en salle Informatique. Les diapositives du cours au format pdf de chaque conférence seront disponibles sur E-Campus. La dernière séance de 3h sera dédiée à la présentation orale d’ articles par trinômes, suivi de questions de l'auditoire.

Le cours abordera :
•la diversité phylogénétique et métabolique du monde microbien qui comprend les archées, les bactéries et les micro-eucaryotes.
•La complexité des interactions microbiennes et le rôle des microorganismes dans la biosphère seront abordés.
•Les perspectives offertes aux différents aspects des biotechnologies.
Il est partagé en deux parties :
•L’étude de la diversité phylogénétique des 3 domaines du monde vivant : bactéries, archées et eucaryotes: Les principales divisions représentés par des microorganismes cultivables, peu ou pas de cultivables.
• L’étude de la diversité métabolique. Besoins nutritionnels et énergétiques de base, phototrophie, chimiothotrophie, aérobiose, anaérobiose, fermentation. Les formes de vie extrêmes. Le Métabolisme bactérien, enzymes, anabolisme et catabolisme. Exemples de métabolisme unique aux procaryotes. Les interactions métaboliques et chaines trophiques. Les cycles biogéochimiques des principaux éléments de la biosphère (Carbone, azote, soufre et phosphore).

Travaux dirigés. Utilisation de la plateforme bioinformatique d'analyse de la diversité d'écosystèmes complexes. Analyse d'articles scientifiques.

Les notions de base en Microbiologie : Structures cellulaires et fonctions chez les microorganismes, Microbiologie Générale. Microbiologie appliquée à l’Environnement. Biochimie du métabolisme. La cellule, Unité structurale et fonctionnelle du vivant Biologie cellulaire et moléculaire. Organisation fonctionnelle de la cellule, Démarches et pratiques expérimentales Notions de bio-informatique (facultatif).

Brock Biology of microorganisms, Michael Madigan and Martinko john Microbiology: Principles and Explorations, Jacquelyn G. Black Bacterial metabolism: Gerhard Gottschalk.

Janvier.

EVRY

Benoît Alunni, MCF Université Paris Sud Alia Dellagi, Pr AgroParisTech Marie Dufresne, Pr Université Paris Sud Marie Garmier, MCF Université Paris Sud Stéphanie Pflieger, MCF Université Paris Diderot Ivan Sache, Pr AgroParisTech Jean-Marc Seng, MCF Université Paris Sud.

L’UE se déroule sur deux semaines consécutives à l’Institut des Sciences des Plantes de Paris Saclay (bât. 630, université Paris Sud/Paris Saclay, Orsay). Les cours permettent de constituer un socle de connaissances sur les interactions plantes-microorganismes, du côté des plantes comme des microorganismes. Ces notions sont illustrées et renforcées lors de TD interactifs reposant sur l’analyse de résultats issus d’articles scientifiques. Des techniques couramment utilisées en phytopathologie sont mises en œuvre en TP pour caractériser le niveau de résistance de différents génotypes de la plante modèle Arabidopsis thaliana à différents agents pathogènes. Tout au long de l’UE, les étudiants travaillent en groupe, avec l’accompagnement d’un enseignant référent, sur une interaction plante-microorganisme pour en faire une présentation orale synthétique notée avec un support type affiche scientifique ou présentation Powerpoint. L’évaluation comporte également un examen écrit (hors UE) de 2h.

Les plantes interagissent avec les microorganismes dans leur environnement et doivent continuellement s’adapter à ceux-ci. Les microorganismes peuvent ainsi exercer des interactions négatives (pathogènes) ou bénéfiques (symbioses) sur les végétaux dans les écosystèmes naturels et les agrosystèmes. Cette problématique est particulièrement d’actualité, dans un contexte où les pratiques agricoles doivent garantir les rendements tout en préservant l’environnement.
A l’issue de l’UE, les étudiants seront capables de décrire : 1) la biologie des principaux microorganismes (champignons, bactéries, virus) parasitaires et symbiotiques en association avec leurs plantes hôtes et leurs stratégies d’infection et de colonisation des plantes, 2) les stratégies permettant aux plantes de contrôler ces microorganismes (immunité), 3) les facteurs épidémiologiques impliqués dans l’apparition et la propagation des maladies et 4) les principales méthodes de protection pour la gestion durable des maladies. A l’issue des TP, les étudiants auront identifié et mis en œuvre des techniques classiquement utilisées en pathologie végétale pour déterminer le niveau de résistance d’une plante à différents agents pathogènes. Les étudiants seront capables de réunir, en un temps limité, les éléments clés d’une thématique en pathologie végétale afin d’en faire une restitution orale dans un format imposé.

Bases de connaissances niveau Licence en Sciences de la vie sur la biologie des microorganismes (champignons, bactéries, virus) et des plantes, ainsi qu’en biologie moléculaire et génétique.

- Phytopathologie , Philippe Lepoivre, 2003, De Boeck Supérieur - Plant Pathology, Agrios, 5th ed, 2005, Academic Press - Symbiose, Marc-André Selosse, 2000, Vuibert - Hungry Planet: Stories of Plant Diseases, Gail L. Schumann and Cleora J. D’Arcy, 2017,.

Janvier.

ORSAY

Sophie Netter, Anne-Marie Pret, Frédéric Crémazy, Agnès Baudin-Bailleu.

Au cours de cette UE, les étudiants seront amenés à: - Produire des réponses à des questions spécifiques, données par les enseignants, portant sur les revues scientifiques et les argumenter au cours d'une discussion avant les cours/conférence

- Participer aux cours/conférences et engager des discussions sur les thèmes traités soit au niveau scientifique, soit au niveau technique

- Analyser à l'aide de l'informatique les alignements entre des séquences issues du crible génétique basé sur les insertions génomiques aléatoires des éléments mobiles et celles dans les bases de données des séquences génomiques et d'éléments mobiles

- Réaliser une recherche bibliographique pour identifier un article d'intérêt concernant le gène candidat issu du crible génétique et l'identification du site d'insertion dans le génome d'un élément mobile

- Faire un exposé oral synthétique du travail personnel d'informatique et bibliographique.

Au terme de cette UE, les étudiants seront capables de:

- Différencier les mécanismes du contrôle de l'expression génique reposant sur l'information génétique au niveau de séquences cis-régulatrices des gènes de ceux régulés par des processus épigénétiques

- Expliquer plusieurs mécanismes épigénétiques du contrôle de l'expression génique agissant au niveau de la chromatine, des ARN non codants, de la conformation 3D des chromosomes et des protéines prions.

- Décrire et interpréter les données scientifiques présentées dans des revues portant sur les thèmes traités dans les cours/conférences.

- Interpréter l'effet mutagène des éléments mobiles sur l'expression génique selon leurs sites d'insertion dans les différentes régions régulatrices ou codantes des gènes

- Déterminer des gènes candidats dont l'expression est modifiée par l'insertion d'un élément mobile en exploitant des données de séquences obtenues suite à un crible génétique

- Utiliser des programmes informatiques d'alignement de séquences pour comparer ces séquences expérimentales à celles présentes dans les bases de données des génomes et des éléments mobiles

- Interpréter l'annotation des gènes dans les bases de données des séquences des génomes.

Pour bénéficier pleinement des enseignements de cette UE, les étudiants doivent maitriser les bases de: - la génétique formelle et moléculaire - la génomique fonctionnelle.

Les cours/conférences de cette UE reposent sur les thèmes traités dans les revues suivantes données en titre d'exemple. Les revues utilisées peuvent changer d'une année à l'autre.

Atkinson et al. (2016) Prion protein scrapie and the normal cellular prionprotein. Prion 10:63-82

Bonev and Cavalli (2016) Organization and function of the 3D genome. Nat. Rev. Genet. 17:661-678.

Blein and Laufs (2016) MicroRNAs (miRNAs) and Plant Development. In: eLS. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester.

Dykes and Emanueli (2017) Transcriptional and Post-transcriptional Gene Regulation by Long Non-coding RNA.

Janvier - Février.

VERSAILLES

Stéphane Chaillou, Jean-Luc Ferat. En plus, chaque année, une équipe pédagogique temporaire sera mobilisée (INRAE /I2BC ; la question de recherche sera portée par une équipe différente chaque année). Cette équipe pédagogique comprendra au moins 5 personnes qui viendront en appui aux responsables.

Présentiel (cours magistral ; TP) au sein d'un laboratoire. Mini-stage. 4 semaines au semestre 1. Session 1 et session 2 : Session 1 50% CC et 50% oral. Pas de session 2.

Sensibilisation aux méthodes d’étude des micro-organismes cultivable ou non-cultivables qui représentent l’essentiel de la biodiversité d’un microbiote. Préparation des ADNs pour construire des analyses de métagénétique et de métagénomique de la diversité microbienne d’écosystèmes complexes. Collecte d’échantillons d’écosystèmes de la chaine alimentaire de l’homme; aliments, microbiote intestinal humain (homme et rongeurs gnotobiotiques) sur les sites de l’INRAE (Jouy-en-Josas), eaux/dépollution sur le site d’Antony). Selon les stratégies envisagées pour répondre à la question de recherche posée, les analyses comprendront l’obtention des ADN métagénomiques, l’analyse de la diversité phylogénétique des écosystèmes par PCR quantitative ciblant les ADNr 16S des genres dominants au sein des domaines Bactérie, Archées, Champignons. Marquage fluorescent et cytométrie en flux. Observation des virus et bactériophages par microscopie électronique à transmission et des autres acteurs par microscopie électronique à balayage. Préparation des banques et séquençage haut débit des ADNr 16S
Comparaisons statistiques entre les échantillons d’un même écosystème (prélèvement dans le temps, disposition spatiale etc). Prise en compte des facteurs confondants et variables appariées.
Visualisation des données de séquences et de la structure des écosystèmes.

Novembre - Décembre.

JOUY-EN-JOSAS

Florence Garnier (UVSQ) Guillaume Sapriel (UVSQ) Véronique Monnet (INRA jouy) Catherine Dauga (Institut Pasteur).

La totalité de l’enseignement se déroule sur une semaine, en alternant dans la mesure du possible les cours magistraux et les TD.

Cette unité d’enseignement vise à présenter l’étude des micro-organismes dans un contexte d’écologie microbienne. Comprendre les différents types d’interaction possible entre micro-organismes est un enjeu majeur dans la maîtrise des écosystèmes. Dans le cadre d’une interaction entre individus de même espèce, il s’agira d’acquérir les bases sur les différentes voies de communications. En revanche, le maintien de populations microbiennes différentes au sein d’une même niche écologique sera illustré en terme de compétition par la production de biocine, et en terme de coopération par le biais d’interaction métabolique. Dans un contexte évolutif seront abordés les processus d’endosymbiose primaire, secondaire voire tertiaire pour illustrer la diversité de bons nombres de taxons phylogénétiques regroupant des micro-organismes. L’acquisition de certains organites par des micro-organismes est un phénomène qui se produit encore à l’heure actuelle mais pour lequel l’organite est voué a priori à être temporaire. Une présentation générale des différentes méthodes de phylogénie moléculaire sera également réalisée afin de mieux comprendre les difficultés auxquelles sont confrontées les scientifiques lors de l’étude de la biodiversité des micro-organismes.

Notions de base en microbiologie, phylogénie acquises en licence.

Brock Biologie des microorganismes de M.T. Madrigal et J.M. Martinko, Edition Pearson. Microbiologie de Perry Stanley aux éditions Dunod.

Janvier.

VERSAILLES

C. LELANDAIS, Université de Paris (coordinatrice) K. ALIX, AgroParisTech B. ALUNNI, Université Paris Sud M. CREN-REISDORF, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines A. DELLAGI, AgroParisTech Y. DEVEAUX, Université Paris Sud JD FAURE, AgroParisTech J. FIEVET, AgroParisTech S. FILLEUR, Université de Paris B. GAKIERE, Université Paris Sud (coordinateur) M. GARMIER, Université Paris Sud P. GERARD, AgroParisTech A. GRATIAS-WEILL, Université Paris Sud S. PFLIEGER, Université de Paris L. RAJJOU, AgroParisTech B. STURBOIS, Université Evry Val-d'Essonne Jean-Luc Ferat (UVSQ) (coordinateur) Florence Garnier (UVSQ) Stéphane Chaillou (INRA Jouy) Pierre Brézellec (UVSQ) Pierre Calvel, AgroParisTech (coordinateur) Philippe Schmidely, AgroParisTech Christelle Loncke, AgroParisTech Thomas Heams, AgroParisTech.

Evaluation : 50% écrit et 50% oral.

Stage en laboratoire ou en entreprise (2 mois, de mi-avril à mi-juin).

Contribuer à un projet de recherche en s'intégrant dans une équipe tout en faisant preuve d'autonomie et d'initiative ; mettre en œuvre une démarche scientifique pour répondre à une problématique donnée ; recueillir, analyser et synthétiser les informations de la bibliographie ; analyser et présenter à l'oral et à l'écrit des résultats expérimentaux.

Avril - Mai - Juin.

en laboratoire ou en entreprise

Lelandais-Brière Christine, Université de Paris (coordinateur) Anita Boisramé, AgroParisTech ; Nathalie Boudet, Université Evry Val d'Essonne ; Véronique Brunaud (INRA) ; Jean-Luc Caccas, AgroParisTech ; Pierre Calvel, AgroParisTech ; Stéphane Chaillou, INRA ; Natalia Conde e Silva, U Paris-Sud/Paris-Saclay ; Marie Dufresne, U Paris Sud/Paris-Saclay ; Sophie Filleur, U . Paris ; Florence Garnier, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ; Sandrine Middendorp, U. Paris ; Sylvie Soues, U. Paris ; Bénédicte Sturbois, Université Evry Val d'Essonne ; Colin Tinsley, AgroParisTech ; Vincent Sauveplane, AgroParisTech.

L’UE s’organise de la façon suivante : - Etude de l’accession (TP, salles informatiques, 21 h) - Bases de bio-informatique (TP, salles informatiques, 12h) - Comment étudier un gène ou une protéine ? méthodologies de biologie moléculaire (6h) - Formalisme scientifique (6h TD).

Au cours de cet enseignement, les étudiants apprendront à
1) rechercher de façon exhaustive puis synthétiser les informations accessibles dans les bases de données publiques concernant la structure et la fonction d'un gène d’intérêt (données bibliographiques et bases de données génomiques)
2) utiliser de façon raisonnée certains logiciels permettant l’analyse de séquences nucléotidiques et protéiques
3) identifier une question biologique pertinente à partir de leur synthèse
4) concevoir un mini-projet de recherche, destiné à répondre à cette question biologique et à approfondir les connaissances autour du gène et de sa fonction.

Bon niveau de Licence générale en Sciences du vivant en biologie moléculaire, génétique et génomique, anglais écrit, lu et parlé (niveau B1 ou B2?) Bases de bioinformatique (analyse de séquence).

Septembre - Octobre - Novembre.

PARIS

V. Daux, B. Gabrielle, M.-J. Méric, les responsables de mention impliqués par cette UE.

L’évaluation de l’UE comporte un examen final sous la forme d’un rapport dont le thème est tiré au sort pour chaque étudiant dans la liste des conférences de l’année. Le rapport est constitué du résumé de la conférence et d’une discussion à développer à partir d’une question proposée par l’animateur de la conférence. Le format est imposé. Il n’y a pas de rattrapage et cette UE n’est pas compensable. Dix conférences-débats sont programmées. La conférence et le débat durent chacun 45 minutes. Les thématiques abordées balaient différentes thématiques propres aux Ecoles Graduées concernées. La programmation change d’une année à l’autre. Un animateur, choisi parmi les responsables des mentions des Ecoles Graduées, invite un conférencier parmi les enseignants-chercheurs et les chercheurs de l’Université Paris-Saclay ou un conférencier extérieur. Il anime la conférence, propose une question de réflexion pour l’examen final et assure la correction des devoirs portant sur cette conférence.

Cette unité d’enseignement de 1 ECTS est une UE d’ouverture dans le domaine de l’environnement qui a pour objectif de faire découvrir aux étudiants des concepts et des approches différentes de ceux qui sont enseignés dans leur filière. Elle fait partie d’un ensemble d’UE appelé Espace Pédagogique Commun sur l’Environnement, accessible depuis plusieurs masters de l’université Paris Saclay.

A l’issue de cette unité d’enseignement, les étudiant(e)s seront capables :
• D’identifier les grands enjeux environnementaux
• D’utiliser un vocabulaire et des références dans le domaine de l’environnement dans des disciplines connexes à celles enseignées dans leur filière
• De discuter des interactions entre biodiversité, alimentation, agriculture, société et environnement.

Aucun pré-requis: cette UE est accessible à tout étudiant de master de l’université Paris Saclay.

Variable d’une année à l’autre en fonction des conférences. Des sources bibliographiques seront précisées lors des conférences.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

ORSAY

Christine LeLain Université Paris-Sud Kristin Kuster Université Paris-Sud Isabelle Jammes Université Paris-Sud Helen Curran Université Paris-Sud.

Début septembre :Test de niveau Septembre-Octobre-novembre : 8 semaines de TD de 3h et 3 semaines de TD de 2H suivi par une certification Janvier : certification.

Techniques de la présentation orale en sciences, rédaction d'abstract, décrire des graphiques, des expériences, simulation d’une conférence scientifique avec interaction, introduction à la certification en anglais
Un groupe (15-20 étudiants de bon niveau peuvent participer à un program de communication interculturel.Il s’agit de 8 semaines de visioconférences avec des étudiants étrangers (voir www. soliya.net), suivi par un rapport écrit et une présentation orale.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Jean-luc Ferat, Emmanuelle Maguin, florence Garnier, stephane chaillou, Frederic Cremazy.

Les étudiants devront préparer une session de meeting. Ils auront pour tâche de lire les abstracts correspondant à cette session et de définir un choix de conférenciers retenus pour les présentations orales et les posters. Ils devront défendre en justifiant leur choix devant l’équipe pédagogique ainsi que les organisateurs du meeting.

Février - Mars - Avril.

VERSAILLES

Stéphane Chaillou (INRA Jouy).

L’organisation pratique de l’UE se décline en cours magistral, TD et TP. Les TD seront réalisés sur des jeux de données tests, puis seront mis en pratique sur des jeux de données inconnus (cf. UE Cours Pratique) dont l’analyse constituera une partie de l’évaluation des connaissances.

Connaissances et mise en œuvre des outils moléculaires et bio-informatiques pour l’analyse d’écosystèmes microbiens par des approches de métagénétique (e.g. séquençage d’amplicon du gène 16S ; ou d’autres marqueurs selon l’écosystème microbien étudié). Connaissance des principes d’écologie microbienne descriptive et fonctionnelle. L’UE est construite de manière à tirer plein profit de l’UE cours pratique de biodiversité génomique qui visera à comparer plusieurs échantillons prélevés soit dans un écosystème microbien alimentaire, soit à partir du microbiote digestif humain ou animal ou encore de digesteurs biotechnologiques de traitement des bio-déchets. Les connaissances descriptives et fonctionnelles de ces écosystèmes seront présentées en cours magistraux et l’acquisition des compétences nécessaires au traitement de données seront abordés en TD et en TP. L’accent sera mis sur l’étude critique des différentes étapes d’analyses par des outils bio-informatiques facilement utilisables pour des microbiologistes et implémentés sur un interface Galaxy ou de Package de Biostatistique R spécifiques des études d’écologie moléculaire (e.g. package Phyloseq).

Février - Mars - Avril.

VERSAILLES

Jean-Luc Ferat, Anne-Marie Pret.

Cette UE est découpée en 3 parties. Au cours de la première partie, les éléments génétiques impliqués dans la Dynamique des Génomes, ainsi que les fonctions biologiques associées, seront définies. La deuxième partie portera sur l’impact des éléments génétiques précités sur la pathogénicité, l’expression des gènes, l’émergence de nouveaux gènes et sur l’adaptation des organismes à leur environnement. Enfin, dans la 3e partie de ce module, des cas emblématiques de domestication d’éléments mobiles seront étudiés (évolution transposon/intron, la télomerisation chez Drosophila melanogaster, le Mating Type chez Saccharomyces cerevisiae, la recombinaison VDJ, la transition micronoyau/macronoyau chez les ciliés). Ces exemples représentent sans doute la meilleure illustration de l’importance des éléments mobiles et l’une des raisons de leur diversité.

Cette UE poursuit deux objectifs. Le premier est de rendre compte de l’élasticité des génomes et de montrer l’importance des éléments mobiles dans cette élasticité et donc dans l’adaptation des génomes à leur environnement. Le deuxième objectif mettra l’accent sur l’importance des éléments mobiles au travers de leur domestication dans le renouvellement, le remplacement et la création des fonctions biologiques devenues essentielles pour l’organisme hôte.

Février - Mars - Avril.

VERSAILLES

Charlotte Prieu (UVSQ), Fabienne Audebert (Sorbonne Universités), Catherine Bourguoin (Institut Pasteur), Sarah Bonnet (INRA).

L'UE se déroule à Versailles au Département de Biologie, UFR des Sciences. L'UE est composée de 15h de CM et de 35 h de TP.

Cet enseignement est essentiellement composé de TP où nous étudions en I. Les grands types d’interactions
(mutualisme, commensalisme, phorésie, inquilinisme, parasitisme) en II. Nous montrons l’omniprésence et la diversité
des parasites dans différents hôtes (rongeurs, poissons, grenouilles, blattes), en III. Nous montrons l’adaptabilité
des parasites à leurs hôtes en étudiant les interactions amibes-bactéries en IV. Nous étudions l’importance des
vecteurs grâce à une collaboration avec l’Institut Pasteur (dissection de mouches Tsé-tsé ou d’anophèles infectées
par des parasites de rongeurs) et l’école vétérinaire d’Alfort (pour le modèle tiques) en V. Nous montrons que des
parasites (acanthocéphales) peuvent manipuler le comportement de leurs hôtes (gammares) par des tests
comportementaux.

Pas de pré-requis.

Les associations du vivant, Claudes Combes Editeur Flammarion Le parasitisme, un équilibre dynamique Editeur Masson Ecologie et évolution des système sparasitaires, Editeur de Boeck Foundations of parasitology, Editeur Mc Graw Hill.

Février - Mars - Avril.

VERSAILLES

Cécile Fairhead, Stéphanie Bury-Moné, Agathe Urvoas, Patricia Uguen, Fabrice Confalonieri, Harman van-Tilbeurgh, Thierry Touzé, Philippe Minard.

L'enseignement est organisé sous forme de cours et TD, repartis sur une journée , avec une fréquence hebdomadaire, pendant la periode des cours étalée sur 8 semaines.

A la fin du cours les étudiants seront en mesure de :
-Définir les différentes approches permettant d'exprimer des protéines recombinantes, choisir le système d'expression adapté en fonctions des caractéristiques des protéines et des applications envisagées.
-Illustrer par des exemples concrets les principaux champs d'applications des approches protéomiques, décrire les méthodes utilisées.
-Décrire les approches utilisables pour les études systématiques de transcription, et distinguer les apports possible des études transcriptomique et de protéomiques
-Décrire les approches ayant permis de parvenir à des cartes systématiques d'interactions (interactomes) et en restituer les apports essentiels
-Décrire les principales règles qui sous-tendent les approches d'ingénierie rationnelle des protéines, illustrer leur mise en évidence expérimentale.
-Expliquer les principes généraux des approches d'évolution dirigée des protéines, et leur mise en œuvre pour l'ingénierie dès la reconnaissance moléculaire et de la catalyse. Illustrer leurs applications par des exemples
- Analyser et discuter des résultats expérimentaux décrits dans la littérature scientifique relatifs à ces différentes approches.

-Biochimie des protéines: structure des acides aminés et des protéines, méthodes de purification et d'analyse des protéines, bases de la cinétique enzymatique -Bases de biologie moléculaires, structures et méthode d'études des acides nucléiques, réplicat.

Février - Mars - Avril.

ORSAY

C. Desodt, C. Oliver-Leblond, Frédéric RAGUENEAU.

Contenu: Actions climatiques – approche semi-probabiliste Méthodes énergétiques Résolution systèmes hyperstatiques Instabilités.

Utiliser efficacement les méthodes énergétiques
Résoudre des problèmes de structures hyperstatiques avec ou sans prise en compte des effets du second ordre.

Résistance des matériaux Mécanique générale MMC Matériaux.

Septembre;Octobre;Novembre;Décembre;Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Guillaume Sapriel Henri-Jean Garchon, co-responsable.

Pour la partie génomique humaine, les principes des méthodes d’association sont passés en revue en 3 CM ainsi que les bases théoriques des difficultés rencontrées dans ce type d’étude (dimensionalité, stratification) et les outils associés (imputation, méta-analyses). Les CM se chevauchent avec 5 TD sous forme d’exercices. Les étudiants sont ainsi préparés à réaliser eux-même un GWAS à partir de données réelles lors du TP final qui donne lieu à un rapport écrit. Concernant la génomique des pathogènes, une première partie des CM donnera un aperçu des connaissances de base sur la caractérisation des déterminants génétique du pouvoir pathogène, et sur leur dynamique d’acquisition. Une deuxième partie sera consacrée aux aspects évolutifs et épidémiologiques que permettent de comprendre l’analyse des génomes. Un TD et un TP permettront de mettre en pratique le méthodologies de base vues en cours (phylogénie moléculaire, génomique comparée, analyse de la structure des génomes …).

L’objectif est d’introduire les étudiants à deux problématiques majeures de la médecine génomique, la recherche de gènes associés à une maladie à hérédité complexe par les méthodes d’association pangénomique (GWAS) et la caractérisation des bases génomiques moléculaires de la pathogénicité bactérienne. Ainsi, les étudiants connaitront les principes qui sous-tendent les études d’association en génétique humaine et les précautions à observer (stratification de population, tests multiples). Ils examineront chacune des étapes d’un GWAS sur le plan théorique en CM, comme sur le plan pratique en TD, jusqu’au TP final au cours duquel ils réaliseront un GWAS sur le diabète avec des données réelles. De même, via les méthodes de la génomique comparée, et de la phylogénie moléculaire, ils seront initiés aux bases moléculaires de la virulence des pathogènes, ainsi qu’aux dynamiques évolutives et épidémiologiques de ces organismes.

Des bases solides en génétique sont requises, d’une part pour les aspects mathématiques d’analyse génétiques (statistiques, phylogénie), et d’autre part pour les aspects moléculaires de l’organisation de l’information génétique et de son expression.

P. M. Visscher, N. R. Wray, Q. Zhang, P. Sklar, M. I. McCarthy, M. A. Brown, J. Yang, 10 Years of GWAS Discovery: Biology, Function, and Translation. Am. J. Hum. Genet. 101, 5–22 (2017).

Ramamurthy T, Mutreja A, Weill FX, Das B, Ghosh A, Nair GB. Revisiting the Global Epidemiology of Cholera in Conjuction With the Genomics of Vibrio cholerae. Front Public Health. 2019 Jul 23

Wu HJ, Wang AH, Jennings MP. Discovery of virulence factors of pathogenic bacteria. Curr Opin Chem Biol. 2008 Feb;12(1):93-101.

Février - Mars - Avril.

VERSAILLES

Marie-Anne Debily Elisabeth Petit-Teixeira Chercheurs du campus Genopole® et Gustave Roussy Cancer center.

L’enseignement est organisé sous forme de cours magistraux, d’analyse d’études génomiques basées sur des publications au cours des travaux dirigés et d’illustrations par des séminaires de recherche d’experts du campus Genopole® et Gustave Roussy Cancer center qui mettront en évidence la contribution de ces approches globales à la compréhension des processus cellulaires et des maladies complexes chez l’homme.

Ce cours détaille la réalisation d’études pangénomiques, de la conception expérimentale à l'analyse intégrative de données : Exploration des variations génomiques, détermination des fonctions des gènes, décryptage des mécanismes pathogéniques, identification d’opportunités thérapeutiques & médecine de précision.
-Enumérer et différencier les approches de séquençage à haut-débit à différents niveaux : génomique, transcriptomique & épigénomique.
-Déterminer la technologie de génomique adéquate pour répondre à une problématique donnée
-Préciser les principales méthodes de classification pour la stratification des patients et l'identification de gènes co-régulés
-Interpréter les résultats de jeux de données expérimentales à large échelle de manière scientifique et rigoureuse
-Examiner de manière critique des publications de recherche dans le domaine de la génomique fonctionnelle
-Comprendre comment identifier les voies de signalisation, processus biologiques et biomarqueurs altérés en utilisant des outils d’annotation fonctionnelle
-Spécifier les avantages des approches en cellules uniques pour étudier la dynamique du transcriptome, la complexité tissulaire & la polyclonalité des échantillons.

-Molecular Biology of the Cell: Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. -Publications scientifiques et articles de revues sur les concepts récents et avancées techniques en génomique fonctionnelle appliquée.

Février - Mars - Avril.

EVRY

I. Guénal, Pr UVSQ J-M. Corsi, MCU UVSQ S. Netter , MCU UVSQ AM. Pret, Pr UVSQ S. Szuplewski, MCU UVSQ.

Cours et conférences (30h) complétés par des séances de travaux dirigés (20h), visant à interpréter et discuter des résultats expérimentaux issus d’articles scientifiques. Lors des cours et travaux dirigés les étudiants seront amenés à proposer des expériences dans le but de répondre aux problématiques abordées lors des cours. Les modalités d'examen consistent en un examen écrit et un contrôle continu basé sur un article préalablement fourni.

Cette UE décrira les processus clefs du développement et de la différenciation (cellules souches, dédifférenciation, trans-différenciation…) chez différents organismes modèles (vertébrés et invertébrés). Les mécanismes (contrôle de l'expression génique, contacts cellulaires…) et les voie de signalisation qui permettent à une cellule de modifier son devenir au cours du développement y seront étudiés. Les outils et méthodologies de génétique moléculaire et de biologie cellulaire les plus modernes seront abordés. Le but est de fournir les connaissances nécessaires à l'élaboration d'une démarche expérimentale visant à répondre à une question biologique.
Organismes d'étude : Homme, souris, poulet, amphibien, poisson-zèbre, drosophile, planaire, hydre
-Thématiques développées
* Myogenèse
* Plasticité cellulaire et régénération
* Cils primaires et développement
* Mise en place des axes embryonnaires
* Gènes homéotiques
* Induction du membre des tétrapodes et de l'aile d'insecte

Les objectifs de cette formation sont :
1-Acquérir des connaissances scientifiques sur les mécanismes moléculaires et cellulaires du développement et de la différenciation
3-Acquérir des connaissances théoriques des méthodes d'étude utilisées en génétique cellulaire et moléculaire
4-Analyser des résultats scientifiques
5-Elaborer une démarche expérimentale visant à répondre à une question biologique ayant trait au développement.

Connaissance de niveau licence en biologie du développement, en biologie moléculaire et cellulaire et en génétique.

"Biologie du développement" de Scott F. Gilbert ou "Biologie du développement les grands principes" par Lewis Wolpert.

Février - Mars - Avril.

VERSAILLES

Christine Houssin, Nicolas Bayan, Stéphane Skouloubris, Christophe Sola, Christophe Regeard.

7 journées : 24h cours/conférences, 5 TD de 3h, une séance de présentation de posters autour des relations sociales de Pseudomonas aeruginosa avec d'autres microorganismes.

Cette UE a pour but de montrer les mécanismes moléculaires gouvernant la physiologie bactérienne et les interactions entre bactéries dans les communautés microbiennes à travers les études les plus récentes sur ces sujets.
Les sujets abordés sous forme de cours/conférences et TD sont :
- Les ultrastructures bactériennes
- Forme et division bactériennes
- La sécrétion des protéines chez les bactéries
- Les systèmes CRISPR
- La signalisation bactérienne intra et inter-cellulaire
- La réponse aux stress et la complexité des réseaux de régulations
- La mobilité bactérienne (individuelle et communautaire)
- Les interactions bactériennes : compétition et coopération
- Les biofilms et la notion de sociomicrobiologie.

Notions de microbiologie (niveau licence).

- Microbiologie L. Paolozzi et JC Liébart Dunod

• Microbiologie PRESCOTT, HARLEY et KLEIN ed. De Boeck Université.

• Brock Biologie des micro-organismes MADIGAN et MARTINKO ed. Pearson.

• Introduction à la microbiologie TORTORA, FUNKE et CASE ed. Edit.

Février - Mars - Avril.

ORSAY

Emmanuelle BAUDRY, Antoine BRANCA, Myriam HARRY.

Enseignement de 25h sous forme de cours intégré en session de 2 ou 3h. Une visite de la grande galerie de l’Evolution permettra d’illustrer les thèmes des forces évolutives notamment la sélection liée aux actions anthropiques. Un exposé s’appuyant sur l’un des thèmes abordés lors de la visite et 2 articles scientifiques sera préparé et présenter lors d’une séance d’enseignement.

En s’appuyant sur des exemples, différentes applications actuelles dans le domaine de la génomique évolutive seront présentées sous forme de cours intégrés tout en abordant les aspects fondamentaux de cette discipline. Seront traités : l’apport de la génétique des populations en éco-épidémiologie, les entités sélectionnées et l’adaptation des espèces aux changements anthropiques, la recherche les traces de l’adaptation dans les génomes, la relation phénotype/génotype, l’histoire des populations en étudiant leurs gènes, ainsi que la génomique appliquée à la préservation des espèces menacées.

A l’issue de cet enseignement, les étudiants seront capables :
- de décrire et évaluer la diversité génétique à différentes échelles,
- de formuler une question scientifique en génétique et génomique des populations et de proposer une méthodologie adaptée (échantillonnage, outils d’analyse, traitement des données) pour y répondre
- d’analyser de façon critique un travail de recherche.

Notion de biologie évolutive et de génétique.

Biologie Evolutive de Thierry Lefevre, Frédéric Thomas, Michel Raymond, éditions De Boeck Université Evolution Biologique de MarK Rideley, éditions De Boeck Université Génétique Moléculaire et Evolutive de Myriam Harry, Editions Maloine.

Février - Mars - Avril.

ORSAY

Cédric Giry Ludovic Chamoin Fédérica Daghia Cuong Ha Minh.

L'UE est composée de blocs de CM/TD suivis de 2 TP.

Description du contenu de l'enseignement : Analyse vibratoire de systèmes discrets et de milieux continus. Méthodes approchées
Compétences à acquérir : Acquérir les connaissances et les outils standards d'analyse de problème de mécanique vibratoire des systèmes discrets et continus simples. Comprendre l'importance des méthodes approchées.
Compétences complémentaires : Formulation variationnelle pour la vibration, notions d'analyse modale, méthodes exactes et approchées.

Mécanique du point, Outils de résolution d'équations différentielles.

M., Géradin ; D., Rixen : "Théorie des vibrations : application à la dynamique des structures", Masson. T. Gmür : "Dynamique des structures : analyse modale numérique", PPUR. J.L., Guyader : "Vibration de milieux continus" Hermes. R.W. Clough, J. Penzien : "Dynamics of structures", McGraw-Hill.

Septembre - Octobre.

GIF-SUR-YVETTE