UE 3LM01 Biotechnologie appliquée aux SBM

Les finalités de l'UE

Au terme de cette UE, l'étudiant.e est capable de fonder ses pratiques de laboratoire  sur des savoirs et des démarches scientifique . Il/elle sera également capable d'élaborer des projets techniques d'analyse médicale, de choisir et justifier des techniques, méthodes et protocoles au regard du contexte et des objectifs. Cette UE vise à renforcer les acquis de biologie humaine en développant  les concepts de base de la génétique humaine et  en familiarisant l'étudiant.e avec les techniques principales de biologie moléculaire. L'UE permettra aussi d'appréhender de nombreux protocoles expérimentaux en  biologie moléculaire et de connaître les différentes étapes, les moyens et les enzymes pour réaliser la production de substances par les micro-organismes. 

Les contenus de l'UE

Les activités d’apprentissage de « Génétique humaine »,  et « Biotechnologie » permettent à l’étudiant de découvrir, d’un point de vue théorique, les concepts de base de la génétique humaine, les principales techniques de biologie moléculaire ainsi que quelques méthodes de production de substances par les micro-organismes.
L’activité d’apprentissage de « Laboratoire de  biotechnologie »  permet à l’étudiant de réaliser le clonage d’un gène dans une bactérie (première étape de la production de substance par des bactéries).
L'activité d'apprentissage « AIP Séminaire 3 » initiera l'étudiant à la bioinformatique. Matière nécessaire et d'utilité certaine pour les biotechnologies.

Contenu pour « Biotechnologie » :

RECOMBINAISON GENETIQUE ET DOMAINES D’APPLICATION :

• Recombinaison génétique in vitro ;
• PCR classique et en temps réel ;
• Vecteurs de clonage et vecteurs d'expression ;
• Techniques d’introduction de l’ADN dans les cellules bactériennes ;
• Introduction aux techniques d'édition du génome CRISPR-Cas;
• Introduction à l'utilité des ARN dans les thérapies;
• Introduction à la production de vaccins recombinants;
• Analyse bibliographique d'un article et réalisation d'un poster dans les domaines des biotechnologies et de la génétique.

Contenu pour « Laboratoire de biotechnologie »  :

Clonage d’un gène  de zébrafish :

• Extraction d’ARN ;
• RT-PCR ;
• PCR ;
• Ligation ;
• Transformation bactérienne ;
• Extraction d’ADN plasmidique ;
• Digestion enzymatique de l’ADN ;
• Q-PCR.

Contenu pour « AIP Séminaire 3 » :

• Introduction à la bioinformatique: les arbres phylogénétiques.

Contenu pour « Génétique humaine » :

• La  régulation du génome humain. Structure et composition du génome (séquences codantes, introns, régions intergéniques, ARN non codants, séquences répétées et éléments transposables). Expression et régulation au niveau de la chromatine, transcriptionnel, post-transcriptionnel, post-traductionnel;
• Transmission  des caractères et hérédité mendélienne;
• Les différents types de mutations et de modifications de l'information génétique; exploration des maladies génétiques humaines;
• Techniques principales en génétique humaine: séquençage à haut débit, caryotype, FISH, RFLP...;
• Introduction à la thérapie génique.

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Au terme de l’UE et de manière autonome, l’étudiant :

• Connaît la complexité structurelle du génome humain (séquences codantes et non codantes) et ses différents types de régulation (au niveau de la chromatine, transcriptionnel,  post-transcriptionnel, post-traductionnel );
• Identifie des mécanismes de modification de l'information génétique (mutations de l'ADN, mutations chromosomiques et génomiques, transposons) ;
• Connaît le principe des techniques de séquençage Sanger et  à haut débit (Illumina, Oxford Nanopore) et des  principales techniques utilisées en génétique humaine (FISH, RLFP..);
• Est capable de résoudre un exercice de tranmission mendélienne et d'analyser un arbre généalogique en génétique humaine;
• Cite les principes de la thérapie génique et connaît l'utilité des ARNs;
• Connaît le principe des technologies CRISPR-Cas et leurs champs d'application;
• Cite les réactifs nécessaires et au besoin, calcule leur concentration, pour réaliser une électrophorèse (sur gel d’agarose et de polyacryalmide), des blots (Southern, Western et Northern), une transformation d’organisme (E. coli, bactéries Gram-positives, cellules eucaryotes), une PCR ou une RT-PCR, une digestion d’ADN, des ligations entre des fragments d’ADN à bouts francs ou collants, une minipréparation de plasmide, le séquençage de l’ADN, la mutagenèse dirigée de l’ADN ;
• Explique les techniques d’électrophorèse (sur gel d’agarose et de polyacrylamide), de blots (Southern, Western et Northern), de transformation d’organismes (E. coli, bactéries Gram-positives, cellules eucaryotes), de PCR ou de RT-PCR, de digestion enzymatique, de ligation entre des fragments d’ADN à bouts francs ou collants, de minipréparation de plasmides, du test blanc-bleu, de séquençage et de mutagenèse dirigée de l’ADN ;
• Analyse des photographies de gel d’agarose ou d’électrophorèse et en déduit les résultats ;
• Analyse des photographies de blots et en déduit les résultats ;
• Calcul le Tm d’une sonde d’ADN ;
• Détermine, à partir d’une série de données, la carte de restriction d’un plasmide ou d’un fragment linéaire d’ADN ;
• Décrit les propriétés des plasmides et est capable de les représenter à l'aide d'outils bioinformatiques ;
• Calcule la concentration d’une préparation plasmidique connaissant la valeur d’absorbance à 260 nm ;
• Détermine si une préparation de plasmide est pure sur base des valeurs d’absorbance à 260 et 280 nm ;
• Analyse, à partir d’images, les résultats d’un test blanc-bleu ;
• A partir de gel de séquençage, détermine la séquence d’un fragment d’ADN ;
• Décrit les différentes étapes et enzymes utilisées lors de la construction d’un plasmide recombiné ;
• Décrit différents exemples de molécules d’intérêt produites par recombinaison génétique ;
• Décrit les micro-organismes employés lors des recombinaisons génétiques ;
• Décrit les différents types de vaccins ;
• Réalise des exercices de construction de plasmides, d’analyses de gels d’agarose, de clonage ;
• Retrouve la séquence d'un gène donné dans une banque de données ;
• Réalise des alignements de séquences nucléotidiques à l'aide d'outils bioinformatiques;
• Est capable, après avoir fait la synthèse d'un article bibliographique rédigé en anglais, de réaliser et de présenter en groupe un poster scientifique.

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Méthode d’enseignement pour « Biotechnologie »  :

• Cours ex cathedra illustré par un powerpoint ;
• Réalisation d'un travail de groupe d'analyse bibliographique et de présentation de poster ;
• Réalisation d'exercices de biologie moléculaire.

Méthode d’enseignement pour « Laboratoire de biotechnologie » :

• Manipulations  individuelles de biologie moléculaire, dans les laboratoires scolaires;
• Rédaction d’un rapport individuel.

Méthode d’enseignement pour « AIP Séminaire 3 » :

• Cours ex cathedra illustré par un powerpoint ; 
• Exercices réalisés lors d'une séance en groupe.

Méthode d’enseignement pour « Génétique humaine» :

• Cours ex cathedra illustré par un powerpoint et des vidéos ;
• Certains chapitres sont clôturés par des exercices d'application et des QCM de la matière étudiée. 

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

L'organisation de l'UE est bassée sur une exploration pratique, au laboratoire, de concepts et de techniques expliqués dans le cadre des cours. Il est essentiel de participer aux laboratoires et d'intégrer au rapport de laboratoire et à votre compréhension des manipulations, les concepts et explications complémentaires vus aux cours théoriques.

Travail bibliographique et réalisation d'un poster

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert, avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Rapport de laboratoire de biotechnologies

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Epreuve intégrée

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.