Sciences du vivant

Partie 1 : La cellule
Comprendre le vivant est essentiel pour l’ingénieur de demain. Qu’il s’agisse de le manipuler pour produire de façon industrielle des médicaments ou des carburants, ou qu’il s’agisse de guérir des pathologies. La biologie moderne fait appel à toutes les techniques de l’ingénieur (mathématiques, physique de tout type, chimie, thermodynamique, informatique, etc.). Elle est par essence multidisciplinaire. Ce cours est une introduction au vivant. Le vivant tel que nous le définissons n’est qu’un ensemble de réactions chimiques assistées par des enzymes et de l’énergie. Les molécules utilisées dans les cellules viennent de l’océan primitif. Nous verrons comment elles ont été utilisées pour donner les cellules que nous connaissons maintenant, notamment les acides aminés, les sucres, les lipides, jusqu’à l’ADN. Nous verrons qu’il existe différents types de cellules, dont certaines sont déjà utilisées à l’échelle industrielle.
Le cœur du cours sera focalisé sur la façon dont les cellules assurent la fabrication des molécules dont elles ont besoin, en utilisant le codage génétique. Le code génétique peut être manipulé pour utiliser le vivant à des fins spécifiques.
Pour faire tout fonctionner, il faut de l’énergie. Une attention particulière sera portée sur la mitochondrie, véritable usine fournissant l’énergie à de nombreuses cellules.
Enfin, nous découvrirons comment les approches computationnelles sont utilisées pour mieux comprendre et contrôler le vivant.

Partie 2 : Population de cellules
Les microorganismes, tels que des bactéries, des levures et des microalgues sont très utilisés en industrie, en particulier dans les secteurs de l’agroalimentaire, pharmaceutique, cosmétique, traitement de déchets et la production d’énergie. Ils peuvent se trouver en suspension ou immobilisés, agrégés sous forme de flocs ou sur un support (biofilm). Les biofilms constituent le mode de vie microbien par excellence et sont ubiquitaires. Ils se développent en milieux naturel, industriel et hospitalier et sont responsables de l’encrassement des échangeurs de chaleur, des tours de refroidissement et des cathéters. Ils sont également utilisés pour la production de molécules d’intérêt et le traitement des eaux usées.
Dans ce cours, nous aborderons ces deux modes de vie microbienne et les applications associés en industrie et environnement.
Ce cours constitue également une introduction aux bioprocédés. Les principes de base (les différentes étapes de la production en bioréacteur jusqu’à la récupération des produits d’intérêt, les différents modes de conduite des bioréacteurs) seront illustrés avec des exemples et applications industrielles concrets. La modélisation du bioprocédé sera également abordée.

L’os : un tissu biologique en évolution - Le squelette humain est composé de différents types d’os. Ceux-ci sont constitués de deux tissus majoritaires : l’os trabéculaire et l’os cortical qui sont en évolution permanente. En effet sous l’effet de l’environnement mécanique, l’os adapte sa densité et son architecture. Dans ce cours, nous aborderons la microstructure de l’os, son lien avec l’environnement mécanique et le processus de remodelage osseux initié à l’échelle de la cellule. Ensuite nous verrons comment étudier le lien mécanique – biologie peut aider à envisager des thérapies de régénération innovantes.