De nombreux progrès de la biologie moléculaire au cours des dernières décennies ont été rendus possibles par des approches à l'interface entre la biologie et la physique. Ces approches sont essentiellement basées sur la caractérisation des propriétés physiques des objets biologiques étudiés.
La philosophie de l'UE "Biologie Physique de la Cellule" est d'introduire à la fois les concepts de physique (énergie, forces, fluctuations) nécessaires à la compréhension et à la description de systèmes moléculaires, ainsi que les propriétés physiques de la majorité des grandes classes d'objets biologiques que sont l’ADN et les complexes nucléo-protéiques, les membranes, le cytosquelette, les moteurs moléculaires ou encore les virus, …
Le cours et les TDs présentent une approche multi-échelle de la physique de la cellule: des constituants moléculaires (nanométriques) aux tissus (millimétriques) en passant par les fonctions cellulaires (micrométriques). En nous basant sur des exemples issus de la littérature récente à l'Interface Physique-Biologie, nous décrivons des approches expérimentales permettant l’étude de ces différents systèmes biologiques de l’échelle de la molécule unique à l’échelle cellulaire. En outre, l’utilisation de modèles quantitatifs (outils issus de la Physique Statistique) permet d’améliorer notre compréhension de données biologiques déjà connues pour aller vers une nouvelle description du fonctionnement des machines moléculaires que sont les macromolécules biologiques. A l’échelle cellulaire, nous proposons une modélisation simple de la mécanique d’une cellule ou des tissus permettant de mesurer quelques grandeurs caractéristiques telles que la viscosité, l’élasticité ou encore la tension de surface...
Une grande partie des TDs est faite à partir d'analyse d'articles présentant des travaux 'historiques' ou récents à l'interface physique-biologie. Nous encourageons les travaux en groupes pendant les séances ou en préparation des séances de TDs. Enfin, sur une thématique en lien avec celles du cours, nous proposons de découvrir la recherche à l’interface Biologie-Physique, grâce à un nouveau format de 2 séances ou 1 intervenant extérieur développera pendant 1h sa thématique de recherche qui sera suivie par 1h de travail en groupe d'analyse et modélisation d'un jeu de données expérimentales issues du travail de recherche de cet intervenant.
A la fin du cours de l’UE Biologie Physique de la Cellule, l'étudiant devrait être armé pour comprendre, au moins qualitativement, la majorité des travaux scientifiques réalisés à l'interface Biologie-Physique.
Thèmes couverts
- Polymère ADN
- Complexes nucléo-protéiques: chromatine
- Cytosquelette: dynamique et génération de forces
- Moteurs moléculaires
- Mécanique des Virus
- Régulation de l’expression génétique
- Motilité cellulaire : nage de bactéries, migrations de cellules
- De la cellule au tissu: mécanique, rhéologie
