Biologie et mathématique, un futur pour les ingénieurs

18h C dont contrôle / 2 crédits ECTS

Vincent Fromion (Gif), Mathieu Jules (Gif), Ivan Mijakovic (Gif)

L?objectif central de cet électif est de permettre aux étudiants d?avoir une première vision des progrès immenses accomplis par la biologie ces 10 dernières années et d?entrapercevoir l?importance futur des sciences de l?ingénieur dans la compréhension du vivant. L?accumulation des connaissances, des moyens de mesure, des moyens permettant la manipulation des systèmes biologiques sont entrain de modifier profondément la pratique de la biologie. Nous nous proposons dans cet électif, en nous focalisant sur les bactéries, de montrer la nature de ces récents progrès et les conséquences de ceux-ci sur la vision actuelle des objets biologiques.

Nous soulignerons en particulier l?importance des sciences de l?ingénieur et plus généralement des mathématiques appliquées comme moyens permettant de progresser dans la compréhension des systèmes vivants. La mathématisation de la biologie représente sans conteste l?un des défis majeur des années qui viennent.

1/ Cours introductif : Biologie Générale.

Définition du vivant (débat), échelles de complexité dans le monde du vivant, métabolisme et thermodynamique, Réplication-Transcription-Traduction : flux d?information, évolution, phylogénie, génomique.

2/ Cellule bactérienne : « showcase of sophistication in simplicity ».

Vie du point de vue d?une bactérie : identifier et surmonter les défis (débat), sophistication des processus internes : house-keeping processes, réseaux de régulation.

3/ Panorama du possible : outils biologiques

Analyse : génomique, transcriptomique, proteomique, metabolomique, fluxomique. Synthèse : introduction pour la séance 5, Modification : génie génétique, ingénierie cellulaire : exemples, cell factories-fermentors.

4/ Focus bioinformatique : l?évolution et outils associés

Introduction sur l?idée d?évolution, les marqueurs et problèmes attachés à l?évolution, quelques outils permettant de remonter le temps ?

5/ La bactérie comme un « système » : à la recherche des principes cachés

Une vision systémique de la bactérie, le feedback comme un moyen efficace de faire face à l?incertain

exemple du contrôle des voies métaboliques (organisation local et globale à travers une analyse de systèmes dynamiques et principe conduisant à l?émergence d?un ordre : les contraintes au c?ur des possibles), exemple du contrôle du taux de croissance des bactéries, enjeux de la biologie systémique et synthétique.

6/ Synthèse bibliographique - base de l?évaluation

exposés sur résumé d'articles, conclusion sur le futur et enjeux.