Durée
20h Th, 20h AUTR
Nombre de crédits
Enseignant
Christian Damblon, Mireille Dumoulin, André Matagne, N..., Damien Sluysmans, Marylène Vandevenne
Coordinateur
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
1. Objectif du module
Ce module présente différentes méthodes analytiques et biophysiques utilisées pour caractériser les protéines. Les techniques abordées comprennent les spectroscopies optiques, i.e. absorption UV-visible, dichroïsmes linéaire et circulaire, fluorescence, spectroscopies vibrationnelles infrarouge et Raman, la diffusion statique et dynamique de la lumière (SLS et DLS), ainsi que des méthodes thermodynamiques telles que la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la calorimétrie de titration isotherme (ITC) et la fluorimétrie différentielle à balayage (DSF).
Le module présente également des méthodes permettant d'étudier en temps réel les interactions biomoléculaires, notamment la résonance plasmonique de surface (SPR), l'interférométrie de biocouche (BLI) et la microbalance à cristal de quartz (QCM), ainsi que trois approches à l'échelle de la molécule unique: le FRET, la microscopie à force atomique (AFM) et les pinces optiques.
Pour chaque méthode, les principes fondamentaux, les aspects techniques et les principales applications à l'étude des protéines sont présentés. Ces notions sont approfondies au cours de séances consacrées à l'analyse et à la présentation d'articles scientifiques, ainsi que lors de séances pratiques de démonstration organisées l'après-midi.
Les articles sélectionnés portent principalement sur la stabilité et le repliement des protéines, c'est-à-dire le processus d'acquisition de leur structure tridimensionnelle. Plusieurs systèmes modèles, notamment les ß-lactamases, les fragments d'anticorps à domaine unique et les lysozymes, sont étudiés en détail à partir des notions théoriques abordées au cours et de données issues de la littérature scientifique.
2. Table des matières des cours théoriques
2.1. Spectroscopies optiques appliquées à l'étude des macromolécules biologiques : absorption UV-visible, spectroscopies infrarouge et Raman, dichroïsmes linéaire et circulaire, fluorescence. 9h -- Christian Damblon.
2.2. Diffusion statique et dynamique de la lumière (SLS et DLS) appliquée à l'analyse des macromolécules biologiques. 2h -- Marylène Vandevenne.
2.3. Méthodes thermodynamiques appliquées à l'analyse des macromolécules biologiques et à l'étude de leurs interactions : calorimétrie de titration isotherme (ITC), calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et fluorimétrie différentielle à balayage (DSF). 2h -- Marylène Vandevenne.
2.4. Méthodes de détection en temps réel des interactions biomoléculaires (real-time biosensing) : SPR, BLI et QCM. 2h -- Mireille Dumoulin.
2.5. Approches à l'échelle de la molécule unique (single-molecule approaches) : AFM, pinces optiques et FRET. 3h -- Damien Sluysmans et Christian Damblon.
3. Contenu des travaux dirigés et des séances pratiques
L'utilisation des méthodes biophysiques pour étudier le repliement et la stabilité des protéines est illustrée au moyen de l'analyse et de la présentation d'articles scientifiques (André Matagne).
Des démonstrations sont réalisées à l'aide des instruments disponibles au CIP (André Matagne et Marylène Vandevenne).
La présence aux séances de démonstration est obligatoire.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
À l'issue de cette unité d'enseignement, les étudiants auront acquis une vue d'ensemble des principaux outils analytiques permettant de caractériser les protéines à l'échelle moléculaire. Une attention particulière sera accordée aux méthodes biophysiques utilisées pour étudier la stabilité, le repliement et la dynamique conformationnelle des protéines et, plus généralement, des macromolécules biologiques.
Les étudiants seront capables de sélectionner les approches les plus pertinentes en fonction des propriétés de l'échantillon protéique et des objectifs de l'analyse. Ils comprendront l'importance de ces méthodes tant pour la caractérisation biochimique de base et la préparation d'études structurales plus approfondies que pour le contrôle de la qualité d'échantillons destinés, notamment, à des applications biomédicales.
Savoirs et compétences prérequis
Connaissances de base en chimie et en physique, ainsi que connaissances fondamentales de la structure des macromolécules biologiques.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
L'enseignement combine des cours théoriques, dispensés à l'aide de présentations PowerPoint et d'exposés au tableau, des séances d'analyse et de présentation d'articles scientifiques, ainsi que des démonstrations pratiques réalisées sur les instruments disponibles au CIP.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Explications complémentaires:
Exclusivement présentiel
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- MyULiège
Informations complémentaires:
Les présentations PowerPoint et/ou les notes de cours seront mises à la disposition des étudiants au plus tard à l'issue des enseignements concernés. Ces supports sont destinés à faciliter l'étude de la matière. Sauf indication contraire, leur consultation est recommandée, mais non obligatoire pour atteindre les acquis d'apprentissage visés par cette unité d'enseignement.
Les articles scientifiques étudiés seront distribués progressivement, en fonction de l'avancement des travaux.
Ouvrages de références :
- Biophysical Chemistry, C.R. Cantor and P.R. Schimmel.
- Principles of Physical Biochemistry, K.E. Van Holde, W.C. Johnson, P.S. Ho.
- Biological Spectroscopy, I. D. Campbell and R.A. Dwek.
- Physical Biochemistry: Principles and Applications, D. Sheehan.
- The Physical and Chemical Basis of Molecular Bioloy, Thomas E. Creighton.
- The Biophysical Chemistry of Nucleic Acids and Proteins, Thomas E. Creighton.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Informations complémentaires:
L'évaluation comprend une épreuve orale et une épreuve écrite.
L'épreuve orale se déroule en présence du coordinateur du module, André Matagne, et du principal enseignant chargé des cours théoriques, Christian Damblon. La participation des autres intervenants, Mireille Dumoulin, Damien Sluysmans et Marylène Vandevenne, est facultative et peut varier d'une session d'examens à l'autre.
L'épreuve orale porte sur les matières enseignées par les enseignants présents lors de l'examen. Elle adopte une approche intégrée visant à évaluer la capacité de l'étudiant à mobiliser ses connaissances, à établir des liens entre les différentes méthodes étudiées et à sélectionner les outils les plus appropriés pour caractériser une protéine ou, le cas échéant, une autre macromolécule biologique. La discussion porte notamment sur les articles scientifiques analysés pendant le cours ainsi que sur les articles complémentaires dont la lecture aura été recommandée.
Une épreuve écrite portant sur les matières enseignées par les intervenants qui ne participent pas à l'épreuve orale est également organisée. Elle représente au maximum 30 % de la note finale. Sa pondération exacte est définie par les enseignants et communiquée aux étudiants avant la période d'évaluation.
L'épreuve écrite peut être organisée avant ou après l'épreuve orale, selon les modalités communiquées aux étudiants avant la période d'évaluation. À l'issue de la première épreuve, les étudiants sont de facto informés des parties de la matière qui seront évaluées lors de la seconde. Les épreuves orale et écrite constituant deux composantes complémentaires d'une même évaluation, la participation aux deux épreuves est obligatoire. La participation à la première épreuve conditionne l'accès à la seconde. Toute absence est traitée conformément aux dispositions prévues par le règlement applicable.
L'évaluation prend en compte la maîtrise des principes fondamentaux des méthodes étudiées, la compréhension de leurs possibilités et de leurs limites, la capacité à sélectionner et à combiner les approches pertinentes, l'aptitude à analyser de manière critique des données expérimentales et des articles scientifiques, ainsi que la rigueur et la clarté des réponses.
La participation active et en présentiel à l'ensemble des séances de démonstration est obligatoire. Conformément à l'article 61 du Règlement général des études et des évaluations, l'étudiant qui ne satisfait pas à cette obligation ne peut se présenter aux évaluations organisées dans le cadre de cette unité d'enseignement ni obtenir les crédits correspondants.
Stage(s)
Sans objet
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Les cours sont dispensés conformément à l'horaire communiqué aux étudiants, sauf indication contraire. Toute modification de l'horaire, notamment l'annulation ou le déplacement d'une séance, est communiquée aux étudiants par l'enseignant, soit directement lors d'un cours, soit par courrier électronique, éventuellement par l'intermédiaire du délégué de classe.
Contacts
André Matagne, PhD, Professeur Ordinaire, Enzymologie et Repliement des Protéines, Centre
d'Ingénierie des Protéines, UR InBioS, Département des Sciences de la Vie, Institut de Chimie B6c (local 3/1), Quartier Agora, Allée du 6 Août, 13, Université de Liège, B4000 Liège (Sart-Tilman), Tel.: +32 (0)4 3663419, Email: amatagne@ulg.ac.be (à privilégier)
Association d'un ou plusieurs MOOCs
Aucun MOOC n'est associé à ce cours.
Explications complémentaires:
Sans objet