Nul ne doute encore de la révolution qui bouleverse les sciences de la vie et leurs applications. Le changement d'échelle dans les connaissances à gérer et à valoriser nécessite la mise en oeuvre de nouvelles technologies s'appuyant fortement sur les sciences de l'ingénieur, comme l'informatique, la chimie, l'optique ... La possibilité pour les élèves de l'École Polytechnique de suivre des enseignements de biologie diversifiés, s'intégrant souvent avec les autres domaines scientifiques de l'Ecole, les prépare au mieux à ces changements et aux nouveaux métiers qui en découlent. Les enseignements du département de biologie s'appuient sur des activités de recherche au sein de deux laboratoires : le laboratoire de biochimie et le laboratoire d'optique et biosciences. Ces activités valent à l'Ecole d'être reconnue comme un acteur de la recherche en sciences de la vie.

Elles conduisent au développement de programmes pluridisciplinaires en collaboration avec les autres départements d'enseignement et recherche de l'Ecole. Plusieurs enseignements co-organisés s'inscrivent dans ce cadre interdisciplinaire. Les connaissances préalables des élèves en biologie sont inégales. Les enseignements de biologie en deuxième année prévoient, pour tous, une mise à niveau en biologie moléculaire et cellulaire.

Cette mise à niveau sert de passeport pour accéder sans difficultés aux autres enseignements du département de biologie, en année bac + 4 comme en année bac + 5. Après le cours long de biologie moléculaire et cellulaire de l'année bac + 4, plusieurs cursus sont offerts en année 2 à l'élève désireux d'entamer une spécialisation. Deux cours courts sont proposés, en écologie et biodiversité et en physiologie moléculaire. Est offert également un Modal de biologie, qui est une bonne introduction à la démarche expérimentale dans la découverte en sciences de la vie.

Les enseignements de l'année 3 s'adressent aux élèves qui veulent explorer les propriétés du vivant à des niveaux croissants d'intégration : génétique, reproduction, clonage, architecture et spéciation cellulaire, réseau de cellules en communication, ontogénèse du système nerveux, populations, génomique. Il s'agit, dans ces domaines, d'accroître substantiellement la culture de base de l'élève en biologie.

Pour l'élève désireux de se spécialiser dans une filière du vivant tout en valorisant sa formation pluridisciplinaire, l'année 3 offre aussi des cursus aux interfaces: biologie-physique-chimie, biologie informatique-modélisation, écologie-économie-maths. Ces cursus, qui combinent les interventions de plusieurs départements donnent à l'élève les bases ultimes avant une spécialisation dans les multiples domaines touchant à la santé, l'agrochimie, l'agro-alimentaire, l'environnement, la chimie fine, etc.

En année 4, le département participe à un MASTER en Sciences et Technologies, à finalité recherche, mention Biologie Moléculaire et Cellulaire. La spécialisation proposée par l'Ecole polytechnique est « Ingénierie des biomolécules ».


Les laboratoires

Laboratoire de Biochimie (BIOC)
www.bioc.polytechnique.fr

Le laboratoire de Biochimie (BIOC) applique et développe les méthodes et techniques du génie génétique, de l’analyse structurale, de la bioinformatique et, de manière générale, de l’ingénierie biomacromoléculaire. Différents modèles unicellulaires (bactéries, bacilles, archées et levures) sont utilisés. Quatre thèmes principaux sont actuellement développés: les interactions macromoléculaires à l’origine de la traduction des ARN messagers en protéines, la toxicité de selinium, l'immunité acquise des bactéries vis à vis de leurs agents infectieux, et la bioinformatique structurale.

• BIOC identifie les composants des grands assemblages macromoléculaires à l’origine de la traduction, afin d’obtenir une description structurale et fonctionnelle de ces assemblages. L'objectif est une description la plus globale possible de la protéosynthèse et de ses relations avec d’autres processus cellulaires complexes.

• L’opération de recherche concernant intoxication et détoxication vise à identifier les réseaux métaboliques perturbés par certains agents toxiques ainsi que les réponses mises en jeu lors de la détoxication. BIOC se concentre sur le sélénium. Ce métalloïde est particulièrement intéressant car son administration régulière à l’homme, à des doses sub-toxiques, prévient l’apparition de plusieurs cancers. La levure a été choisie comme modèle pour comprendre les voies de la toxicité du sélénium..

• Nous étudions les phénomènes permettant aux bactéries d’acquérir une immunité dirigée contre leurs agents infectieux. Cette propriété, récemment découverte, peut avoir des retombées appliquées, notamment dans le secteur agro-alimentaire, où les fermentations doivent être soigneusement contrôlées.

• Les thématiques abordées par la bioinformatique concernent les interactions biomoléculaires et leur ingénierie. Parmi les interactions ciblées figurent plusieurs complexes entre des enzymes de la traduction et leurs substrats ou inhibiteurs: acides aminés, ARN, antibiotiques. Un autre objet d'étude est constitué par des protéines kinases cibles de médicaments anticancéreux.


laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB)
www.lob.polytechnique.fr

Quatre thématiques sont en cours de développement dans le laboratoire :
• Mécanismes moléculaires adaptatifs dans des systèmes microbiens,
• dynamique interne des protéines par spectroscopie femtoseconde,
• microscopies avancées-physiologie tissulaire
• nano-émetteurs/suivi de molécules uniques.

Le premier thème inclut des projets visant d’une part à élucider les mécanismes adaptatifs à l’hypoxie chez les procaryotes par l’association d’approches biochimiques et spectroscopiques et d’autre part à élucider les mécanismes catalytiques et la régulation métabolique d’une nouvelle classe de thymidylate synthases, ThyX. Ces enzymes présentes dans un grand nombre de bactéries pathogènes, mais absentes chez l’Homme, constituent une cible pharmacologique attractive pour l’inhibition spécifique de la croissance bactérienne. Helicobacter pylori, bactérie responsable de pathologies gastriques est le modèle d’étude privilégié.

Le deuxième thème rassemble l’ensemble des projets qui concourent à caractériser la dynamique interne des protéines par spectroscopie femtoseconde. Les projets au sein de ce thème participent à la fois à des développements de méthodes et concepts originaux en physique ultra-rapide, et à la mise en évidence de mécanismes moléculaires au sein de différentes classes de protéines : oxydases mitochondriales, senseurs à oxygène bactériens, protéines de la cascade de signalisation par le NO, enzymes de la réparation de l'ADN.

Le troisième thème vise au développement de microscopies avancées et de programmes de recherche en « physiologie tissulaire ». De nombreuses problématiques biologiques et médicales nécessitent aujourd’hui d’intégrer des données génétiques et moléculaires dans des modèles à l'échelle tissulaire. Les projets concernent l’interaction entre déformations tissulaires et mécanismes intracellulaires conduisant à la modulation de l’expression génique lors de la morphogenèse embryonnaire, ainsi que le remodelage de la matrice extracellulaire et la fibrose rénale associées au stress mécanique induit par l’hypertension artérielle.

Le quatrième thème met oeuvre des nano-technologies avec la production de nanoparticules fluorescentes pour des applications en imagerie cellulaire visant à élucider les mécanismes de signalisation dans les cellules musculaires lisses vasculaires, en particulier la transactivation des récepteurs tyrosine-kinase. Un deuxième projet concerne l’interaction toxine-cellule avec le suivi de molécules individuelles lors des différentes phases de reconnaissance des récepteurs membranaires par la toxine, d’oligomérisation et de transcytose.

Dernière mise à jour : vendredi 5 avril 2013