Objectifs pédagogiques :
- présentation des différents composants cellulaires et des échelles
- utilisation des outils de la physique pour comprendre ces différents composants: polymères biologiques, systèmes moteurs, membranes etc.
- introduction des grandes expériences de Biophysique

Compétences acquises :
- approches physiques des systèmes biologiques, à la fois théorique et
expérimentale
- connaissance des différents composants d'une cellule et de leurs
mécanismes de régulation

Chapitres 1 à 8 : septembre-octobre
Chapitres 9 à : janvier-février

1. Introduction : qu’est-ce que la biophysique ? – philosophie du cours
2. La boîte noire « cellule » : un matériau qui bouge
a. rappels sur le mouvement brownien
b. migration de cellules eucaryotes
c. nage de bactéries
3. L’intérieur d’une cellule : connaissances minimales en biologie
4. L’ADN
a. Introduction : Historique, structure chimique et fonction biologique
b. Visualiser l’ADN
Microscopie de fluorescence – rappels sur la fluorescence
Microscopie électronique
Microscopie à force atomique - principe, modes de fonctionnement, sensibilité
c. L’ADN, un polymère modèle : bases en physique des polymères
d. Mécanique des molécules d’ADN individuelles
Différentes méthodes avec focus sur la pince optique (principe physique, design expérimental et composants optiques, détection, méthodes de calibration, sensibilité, résolution spatiale et temporelle, bruit)
Extension de l’ADN
Méthodes physiques de séquençage
Interaction ADN-protéines
Torsion de l’ADN – introduction aux pinces magnétiques (principe, design, sensibilité)
e. Hybridation d’ADN 
Microscopie TIRF : principe de la réflexion totale interne, champ évanescent, réalisations expérimentales, performances
Application au génotypage
Technologie des puces à ADN et Biosenseurs
* Biosenseur à base de transfert d’énergie de fluorescence par résonance
* Biosenseur nanomécanique à base de cantilever d’AFM : modes statique et dynamique, design, performanances
* Biosenseur Surface Plasmon Resonance : principe, design, imagerie
5. Les molécules d’adhésion
a. Introduction
Problématique biologique
Interactions « génériques » : van der Waals, électrostatique, stérique
Interactions spécifiques récepteur-ligand
b. Thermodynamique et cinétique : affinité, constantes d’association et de dissociation
c. Spectroscopie de force dynamique
Théorie
Techniques expérimentales avec focus sur la BFP (design, résolution, sensibilité)
Résultats
d. Détection des molécules d’adhésion à la surface des cellules
Cytométrie de flux (FACS) : principe de fonctionnement de la partie fluidique et de la partie optique (rappels diffusion de la lumière), performances, limitations
6. Introduction à la microfluidique
a. Hydrodynamique à l’échelle micro
b. Techniques de lithographie et microfabrication - conceptions de puces microfluidiques
c. Exemples : cytomètre en flux microfluidique et autres « lab-on-a-chip » appliqués à la biologie
7. Extension à l’optofluidique : intégration de systèmes optiques dans des puces microfluidiques
8. La membrane plasmique
a. Introduction biologique
b. Propriétés mécaniques des membranes biologiques
c. Diffusion des protéines dans les membranes
Rôle biologique
Mise en évidence expérimentale
– Suivi de particules individuelles (rappels SPT)
- Recouvrement de fluorescence après photoblanchiement (FRAP)
- Spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) et techniques cousines : principe, réalisations expérimentales, performances

Niveau requis : thermodynamique et physique statitistique, mécanique du point, du solide et des fluides

Modalités d'évaluation : Examen

Dernière mise à jour : Thursday 6 November 2014