Biophysique expérimentale - Département de Physique de l'Ecole Normale supérieure

Les atouts de la formation Programme, cours et calendrier M1 ICFP 2023-2024 Emploi du temps 2023-2024 Liste des cours Stages Programme, cours et calendrier M1 ICFP 2022-2023 Emploi du temps 2022-2023 Liste des cours Stages Programme, cours et calendrier M2 ICFP 2023-2024 Premier semestre Deuxième semestre CORRESPONDANTS PARCOURS MATIERE CONDENSEE CORRESPONDANTS PARCOURS SOFT MATTER AND BIOLOGICAL PHYSICS CORRESPONDANTS PARCOURS PHYSIQUE QUANTIQUE CORRESPONDANTS PARCOURS PHYSIQUE THEORIQUE Suggestions for course compositions depending on your interests "Physics Now" Seminars 2019/2020 "Physics Now" Seminars 2020/2021 "Physics Now" Seminars 2021/2022 "Physics Now" Seminars 2023/2024 "Physics Now" Seminars 2022/2023 Stages Calendar 2023-2024 Programme, cours et calendrier M2 ICFP 2022-2023 Premier semestre Deuxième semestre CORRESPONDANTS PARCOURS MATIERE CONDENSEE CORRESPONDANTS PARCOURS SOFT MATTER AND BIOLOGICAL PHYSICS CORRESPONDANTS PARCOURS PHYSIQUE QUANTIQUE CORRESPONDANTS PARCOURS PHYSIQUE THEORIQUE Suggestions for course compositions depending on your interests "Physics Now" Seminars 2019/2020 "Physics Now" Seminars 2020/2021 "Physics Now" Seminars 2021/2022 "Physics Now" Seminars 2022/2023 Stages Calendar 2022-2023 Critères d’admission Candidatures en ligne Information pour les étudiants Information pour les étudiants internationaux Droits d’inscription et bourses Insertion professionnelle Intranet Master Archives Erreur ( A supprimer) Programme, cours et calendrier M1 ICFP 2021-2022 Programme, cours et calendrier M1 ICFP 2022-2023 Programme, cours et calendrier M2 ICFP 2021-2022 Programme, cours et calendrier M2 ICFP 2020-2021 Programme, cours et calendrier M2 ICFP 2019-2020 Archives 2015-2016 Archives 2016-2017 Archives 2017-2018 Archives 2018-2019 Archives 2019-2020 Archives 2020-2021

Biophysique expérimentale

Accès rapides

Prochain Séminaire de la FIP :
Accéder au programme

Retrouvez toutes les informations pour vos stages :
Stages L3
Stages M1 ICFP

Actualités : Séminaire de Recherche ICFP
du 14 au 18 novembre 2022 :
Retrouvez le programme complet

Contact - Secrétariat de l’enseignement :
Tél : 01 44 32 35 60
enseignement@phys.ens.fr

Accès rapides

Prochain Séminaire de la FIP :
Accéder au programme

Retrouvez toutes les informations pour vos stages :
Stages L3
Stages M1 ICFP

Actualités : Séminaire de Recherche ICFP
du 14 au 18 novembre 2022 :
Retrouvez le programme complet

Contact - Secrétariat de l’enseignement :
Tél : 01 44 32 35 60
enseignement@phys.ens.fr

Enseignants : Vincent CROQUETTE et Laurent BOURDIEU
Chargé de TD :
Physique de la matière condensée : Option
Physique macroscopique et complexité (ex physique des liquides) : Option
Physique quantique : Option
Physique théorique : Option
ECTS : 3
Langue d’enseignement : Anglais
Site web :

Description

Le but de ce cours est de présenter différentes problématiques biologiques abordées expérimentalement par les physiciens essentiellement avec des méthodes optiques. La compréhension des problèmes posés par la biologie nécessite de développer de nouveaux outils physiques, que nous essayerons de vous présenter.

Le plan proposé sera en gros le suivant :

1- Rappels de biologie

Les polymères du vivant On traitera successivement des polymères « idéaux » puis des polymères ayant des interactions (électrostatiques, volume exclu…). On discutera alors des cas de l’ ADN double brin, simple brin, et des protéines. Nous présenterons un modèle simplifié de protéines pour comprendre leur repliement.
Les outils traditionnels d’étude Introduction rapide aux méthodes classiques de séparation, de détermination des structures des macromolécules biologiques. Apport de la biologie moléculaire.
Notion de biochimie Introduction à la cinétique enzymatique et à la notion d’ interactions moléculaires. Importance des relations fonctions/structures.
Notions de neurosciences Introduction à la physiologie du neurone et aux mécanismes de codage de l’information dans les réseaux de neurones.

2- Biophysique expérimentale

On peut aujourd’hui manipuler et/ou visualiser une molécule unique d’ADN ou de protéine, ce qui permet d’observer des comportements individuels et non plus des moyennes d’ensemble. On peut également manipuler une seule cellule et faire de l’imagerie in vivo avec une résolution sub-diffraction.

Les techniques de micromanipulation Description comparative des différentes techniques utilisées (AFM, pinces optiques, pinces magnétiques, micro pipette). Mesure de forces et de distances à l’échelle du picoNewton et du nanomètre. Courbe de force d’un polymère. Comparaison théories/expériences.
Microscopies optiques. La microscopie optique a fait des progrès très importants ces dernières années. On peut distinguer au moins deux grandes avancées :
- Imagerie super-résolution. En fluorescence il est maintenant courant d’observer une seule molécule. On accède à la dynamique de la diffusion ou des réactions enzymatiques grâce à la FCS. Le FRET permet de mesurer la distance séparant deux molécules avec une précision nanométrique, La microscopie à haute résolution permet maintenant un pouvoir séparateur qui dépasse les critères de la diffraction.
- Imagerie dans les tissus biologiques. Différentes techniques ont permis d’effectuer des expériences d’imagerie dans les tissus biologiques malgré leur forte diffusion. Les techniques de microscopie non-linéaires ou la tomographie optique cohérente (OCT) permettent ainsi d’obtenir des informations structurelles et fonctionnelles à des profondeurs de plusieurs centaines de microns dans les tissus. Récemment, l’utilisation de l’optique adaptative pour corriger les aberrations optiques de l’échantillon a permis d’augmenter la résolution et la profondeur de pénétration de ces techniques. Nous présenterons et discuterons ces différentes méthodes avec des applications à l’échelle moléculaire, pour l’étude de moteurs par exemple, ou en neurosciences, pour l’étude du codage de l’information sensorielle ou motrice.
Moteurs moléculaires Présentation des enzymes interagissant avec l’ADN. Intérêt des expériences sur molécules uniques. Présentation des enzymes agissant sur l’ADN (polymérases, topoisomérases, hélicases..) dans le cadre biologique et apport des expériences.
Neurosciences. Pourquoi imager des tissus biologiques épais est difficile : problèmes de l’effet de section et de la diffusion en imagerie optique. Description de deux techniques permettant d’obtenir des sections optiques dans des tissus : l’OCT et la microscopie à deux photons. Applications aux neurosciences : imagerie d’activité de réseaux neuronaux dans des animaux en comportement : enjeux, difficultés techniques et exemples d’expériences.

Accès rapides

Prochain Séminaire de la FIP :
Accéder au programme

Retrouvez toutes les informations pour vos stages :
Stages L3
Stages M1 ICFP

Actualités : Séminaire de Recherche ICFP
du 14 au 18 novembre 2022 :
Retrouvez le programme complet

Contact - Secrétariat de l’enseignement :
Tél : 01 44 32 35 60
enseignement@phys.ens.fr