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Biologie, informatique et mathématiques

Biologie, informatique et mathématiques

En pratique :

Volume horaire de cours : 14
Volume horaire global de TD : 27
Volume horaire global de TP : 12
Volume horaire pour d'autres type d'enseignement : 2
Langue principale : français
Nombre de crédits européens : 6

Description du contenu de l'enseignement

L'UE comprend deux modules de Bioinformatique (BIM1 et BIM2) et un module intitulé Modélisation du vivant (MVI1) avec des enseignements dispensés sous la forme de cours, TD et TP.

Programme des modules de Bioinformatique (31 H) :

Cours
Le cours se focalise sur les relations assemblage de génomes / séquences nucléique et protéiques / inférence de fonction. Les cours magistraux seront dédiés à l’introduction à la génomique environnementale, de façon à cerner les enjeux mis en œuvre dans le projet Annotathon.

Travaux pratiques
Les travaux pratiques sont entièrement dédiés à l’utilisation du pipeline d’analyses de l’Annothaton. Seul ou par binômes, les étudiants récupèrent une séquence inconnue (personne n’a jamais regardé cette séquence précédemment) issu du projet Tara Océans, et par le biais d’analyses bioinformatiques variées, essaient d’apprendre la plus de choses possible sur cette séquence : de quelle type d’organisme provient-elle ? code t-elle pour une protéine ? si oui, quelle est la fonction de cette protéine ?

Travaux dirigés
Les travaux dirigés sont dédiés à l’apprentissage par l’exemple des problématiques de bioinformatiques :

  • Assemblage de génomes ;
  • Séquence nucléique, recherche d’ORFs, séquence protéique ;
  • Alignement de séquences 2 à 2 ;
  • BLAST.

Programme du module Modélisation du vivant (24H)

Cours

  • Introduction à la démarche de modélisation : Est-ce que les chiens font de l’optimisation ?
  • Modélisation, exemple 1: Dynamique d’une épidémie dans une population
  • Visualisation et exploration du modèle par simulations numériques
  • Modélisation, exemple 2: Comment prédire l’évolution de concentrations dans la cellule ou au cours d’une réaction chimique ?
  • Étude mathématiques des modèles et prédictions biologiques
  • Étude des équilibres de phénomènes du vivant
  • Introduction à la notion de bifurcation dans les phénomènes du vivant

Travaux dirigés
Une large partie des séances de TD aura lieu en salle informatique afin de tester les prédictions sur le système biologique obtenues à partir les modèles mathématiques. L’idée est de partir de phénomènes du vivant connus, d’en extraire les principaux facteurs biologiques puis de construire des modèles mathématiques qui les représentent. Ces modèles sont ensuite étudiés théoriquement et numériquement, via l’outil informatique.

Travaux pratiques
Les séances de TP seront exclusivement réservées à l’exploration numérique des modèles (simulations). En pratique, il y aura peu de différences entre TP et TD.


Compétences à acquérir

Objectifs :
Cette UE a pour objectif de présenter aux étudiants comment des problèmes biologiques sont parfois résolus par l’usage de l’informatique (bioinformatique) ou par l’usage des mathématiques (modélisation ou biomathématiques).
Pour la partie bioinformatique, le cours se focalise sur les relations assemblage de génomes / séquences nucléique et protéiques / inférence de fonction. La partie centrale du cours repose sur l’utilisation de l’outil Annotathon afin que les étudiants mettent en pratique les concepts abordés via l’annotation de séquences issues du projet TARA océans.
Pour la partie modélisation/biomathématiques, l’objectif est de proposer une étude interdisciplinaire des phénomènes du vivant, d’interpréter des phénomènes connus en biologie sous l’angle de la modélisation, par exemple la dynamique d’une épidémie dans la population, et de guider les étudiants dans l’exploration des interactions entre biologie - mathématiques - simulation informatique.

Compétences acquises :
A la fin des enseignements l'étudiant doit :

  • Comprendre des problématiques bioinformatiques
  • Savoir utiliser des outils standards via le pipeline de l’Annotathon (ORF Finder, BLAST, outils de phylogénie…)
  • Comprendre les bases de la modélisation d’un phénomène biologique et son exploration mathématique
  • Être capable de simuler le modèle construit via l’outil informatique

Modalités pédagogiques

  • en présence
  • hybride

Pré-requis

Pré-requis obligatoires

Les notions de mathématiques du programme de TS sont demandées.
 


Profils attendus

Les notions de mathématiques du programme de TS sont demandées.