Durée
60h Th, 45h Pr, 15h AUTR
Nombre de crédits
| Master en bioinformatique et modélisation, à finalité | 7 crédits | |||
| Master en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité | 7 crédits |
Enseignant
Alain Brans, Patrick Fickers, Moreno Galleni, Sylvie Legrand, André Matagne, N..., Claire Remacle, Mohammed Terrak, Pierre Tocquin, Marylène Vandevenne
Coordinateur(s)
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Contenus de l'unité d'enseignement
Ce module exposera les principes des méthodes utilisées, d'une part, pour produire et purifier les macromolécules biologiques et, d'autre part, pour caractériser leurs propriétés biochimiques. Des séances d'exercices et de travaux pratiques seront organisés pour illustrer les méthodes récentes de production de biomolécules dans différents hôtes, les techniques mises place pour leur expression optimale en fermenteur, les techniques de purification et de caractérisation des propriétés catalytiques des enzymes.
Ce module est constitué de quatre partim:
i) Système d'expression de protéines recombinantes
Ce partim a pour objectif de présenter les différents systèmes d'expression de protéines hétéorologues.
1) Production de protéines recombinante (Procaryotes)
2) Production de protéines recombinantes (levures et champignons filamenteux)
3) Production de protéines recombinantes (plantes)
4) Production de protéines recombinantes chez les microalgues
5) Production Protéines recombinantes (cellule mammifère et Baculovirus)
Travaux Dirigés
Conception d'un plasmide de production in Silico
Souche bactérienne recombinante
Production de protéines recombinantes en système végétal (8h TP)
ii) Bioréacteur et Down processing
1) Culture en bioréacteur
2) Downstream processing
Travaux Dirigés
Développement d'un procédé microbien
iii) Production et purification de protéines et de métabolites
1) Rappel de la théorie de la chromatographie
2) Préparation des échantillons
3) Chromatographie d'exclusion
4) Chromatographie échangeuse d'ion
5) Chromatographie hydrophobe
6) Chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC)
7) Chromatographie d'affinité
8) Electrophorèse et électrophorèse capillaire
9) Méthode de séparation d'analytes par des techniques non chromatographiques
Travaux Pratiques
Purification de paravalbumine de brochet
Jour 1: Préparation échantillon
Fractionnement à la chaleur et sulfate ammonique
Dialyse de l'échantillon
Jour 2: Préparation des colonnes de tamis moléculaire et échangeur ionique
Dépôt échantillon sur tamis moléculaire
Jour 3: Identification de la paravalbumine 1
Concentration de l'échantillon
Jour 4: Dépôt échantillon sur échangeur cationique
Isolement des paravalbumine II et III
Jour 5: spectre UV/Vis des échantillons de paravalbumine
Gel de polyacrylamide en condition dénaturante
Autres
Une visite d'une société biotechnologique sera organisée
iv) Enzymologie
Chapitre 1: Propriétés générales des enzymes.
Chapitre 2: Cinétique enzymatique. Etat stationnaire - Sites indépendants.
Chapitre 3: L'inhibition.
Chapitre 4: Influence des paramètres physico-chimiques.
Chapitre 5: Les systèmes à deux états.
Chapitre 6: Etats transitoires.
Chapitre 7: Les systèmes coopératifs.
Chapitre 8: Les inactivateurs.
Chapitre 9: Les cofacteurs.
Chapitre 10: Le mécanisme d'action de la chymotrypsine.
Chapitre 11: La catalyse: hypothèses du mécanisme d'action.
Chapitre 12: Contrôle de l'activité enzymatique.
Les chapitres 1 à 3 sont vus au Bac 3. Les chapitres 8 et 9 font parties des notes de cours mais ne sont pas détaillés au cours oral. Ils sont donnés à titre d'information et peuvent être considérés comme de la documentation. Les chapitres 7 et 12 sont donnés sous la forme de TD.
En plus, une séance sera réservée à une leçon portant sur la formation des ponts disulfures dans les protéines, dispensées par le Professeur Jean-François Collet. Elle a pour but d'illustrer la grande diversité des réactions biochimiques catalysées par les enzymes.
Travaux Pratiques et Travaux dirigés
Une séance d'exercice aura lieu en lien avec le chapitre 6.
Les chapitres 7 et 12 sont donnés sous la forme de TD.
Autres
Des séances de visite par petit groupe (2 à 4 étudiants) seront organisées au sein de la plateforme technologique Robotein. La technique de "Diffusion Dynamique de la Lumière" sera présentée.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme des cours théoriques dispensés dans le cadre du module «Biotechnologie», les étudiants seront capables de :
- Maitriser les différents systèmes moléculaires de production de protéines recombinantes
- Maitriser les principes de base de la culture en bioréacteur et du downstream processing
- Développer un protocole de purification de protéines et de métabolites
- Caractériser les propriétés cinétiques d'une réaction enzymatique
- Déterminer les approches méthodologiques les plus appropriées en fonction de la nature des biomolécules à caractériser et de leurs utilisations
- Utiliser les données générées par un fermenteur lors de l'expression d'une protéine par un organisme recombinant.
- Définir les éléments génétiques importants lors du design de plasmides permettant la production hétérologue de protéine.
- Comprendre et expliquer le comportement de biomolécules sur les supports chromatographiques.
- Utiliser des outils informatiques permettant de suivre le comportement de cellules en fermenteur et le niveau de production d'une protéine hétérologue
- Analyser et interpréter un jeu de données cinétiques
Savoirs et compétences prérequis
Ce module exploitera les notions qui ont été abordées dans les cours suivants :
Bactériologie (MICR072-1), Biologie Moléculaire (GENE9002 et GENE9003), Chimie des Macromolécules Biologiques (BIOC09242), Equilibre en Biochimie et Cinétique Enzymatique (BIOC9243) et les boîtes à outil "Acides Nucléiques", "Protéines" et "Biologie Structurale".
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Les séances de cours théorique auront une durée de deux heures. Elles consisteront principalement de cours ex-cathedra avec une participation active des étudiants, via la résolution de petits exercices relatifs aux concepts essentiels (spécifiés durant les leçons) abordés aux cours précédents. L'assistance au cours est recommandée et la prise de notes complémentaires est encouragée.
Les séances de TPs/TDs pourront se faire par ordinateur pour le partim " Système d'expression de protéines recombinantes". Pour les autres partim, les étudiants formeront des groupes de 2 à 4. Ils devront effectuer une série d'expériences qui ont pour but de mettre en pratique les concepts théoriques abordés dans les cours.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Les présentations "powerpoint", les notes des TPs/TDs et des exercices réalisés durant les cours théoriques seront déposés sur e-Campus.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes )
Explications complémentaires:
L'évaluation de ce module sera constituée d'un examen écrit reprenant les différents partim de ce cours. Il devra permettre d'évaluer les connaissances acquises mais aussi la capacité de développer une analyse transversale.
L'examen écrit incluera des questions ouvertes sur la production, purification et caractérisation d'une protéine. Elles engloberont les partim suivants: les systèmes d'expression hétérologues, les méthodes de purification et de downstream processing. Enfin, des questions ouvertes et/ou exercices du partim "Enzymologie" seront proposées.
La cote relative à ce module correspondra à la somme arithmétique des 4 partim.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Les travaux pratiques et/ou travaux dirigés sont obligatoires. Les notions qui y seront vues sont susceptibles de faire partie de l'évaluation. Toute absence doit être justifiée et le cas échéant, les étudiants sont tenus de se remettre en ordre quant au contenu. Dans l'éventualité où un rapport est demandé, il devra être réalisé même en cas d'absence.
Contacts
Les encadrants sont disponibles pour répondre à vos questions: soit durant les cours/séances de travaux pratiques dispensés dans le cadre de ce module thématique, soit par e-mail (dans les heures de bureau et au plus tard 2 jours avant l'examen ou la remise du rapport)
Coordinateur du module :
Galleni Moreno
Tél : 04/366.35.49
e-mail : mgalleni@uliege.be
Co-Titulaires :
Dr. Brans Alain (abrans@uliege.be)
Dr. Terrak Mohamed (mterrak@uliege.be)
Prof. Fickers Patrick (pfickers@uliege.be
Dr. Legrand Sylvie (S.legrand@uliege.be)
Prof. Remacle Claire (Claire.Remacle@uliege.be)
Dr. Tocquin Pierre (ptocquin@uliege.be)
Prof. Matagne André (amatagne@uliege.be)
Dr. Vandevenne Marylène (mvandevenne@uliege.be)