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Programme biophysique
M19 B i o p h y s i q u e p o u r
SV 3
INTRODUCTION :
•Qu’est ce que la biophysique ?
•Domaines d’application.
•Rappels des constantes fondamentales des
lois physiques appliquées en biologie.
•
Les liaisons moléculaires
PREMIÈRE PARTIE:
Applications des ondes électromagnétiques sur les molécules
biologiques. Initiation à la biospectrométrie.
1. Le spectre électromagnétique
2. Calorimétrie Différentielle de Balayage sur
biomolécules
3. Effet des rayonnements UV, visible, infrarouge sur les
biomolécules.
4. Etude de la fluorescence naturelle ou à l’aide de
fluorophores des molécules biologiques.
5. Interactions des ultrasons et de la matière biologique.
DEUXIÈME PARTIE:
Propriétés cinétiques des solutions biologiques
CHAPITRE I : Généralités sur les solutions électrolytiques
Définition et propriétés des solutions électrolytiques
Conductivité, résistivité‚ et résistance de la solution
électrolytique
Applications Biologiques
CHAPITRE II : Phénomènes de diffusion et contraintes
biophysiques
Diffusions en phase aqueuse
Diffusions à travers les membranes naturelles et artificielles
(liposomes (SUV, LUV, MLV).
CHAPITRE III : Etude des interfaces solide-liquide
Théorie de la double couche électrochimique
Echanges ioniques interface solide-liquide
Phénomènes de tension superficielle
Phénomènes de capillarité avec eau, huile, solution dans un
tube Contact huile –eau et calcul de l’énergie de cohésion et
d’adhésion
Applications biologiques
CHAPITRE IV : Etude des interfaces liquide-gaz (Phénomènes
de surface)
Mise en évidence de l'interface liquide-gaz (tension superficielle)
Mesures et applications biologiques
CHAPITRE V : Hémodynamique
Etude de la viscosité (définition, mesures et applications
biologiques)
Etude du phénomène de sédimentation (définition, mesures et
applications biologiques).
CHAPITRE VI : Phénomènes bio-électriques
Forces d'interaction en biologie - Introduction aux phénomènes
bio-électriques.
La chaîne de mesure des signaux physiologiques : recueil,
amplification, transmission, enregistrement et traitement des
signaux physiologiques.
Bioélectricité membranaire et cellulaire.
Quelques domaines de la Biophysique :
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Relations structure-fonction
Dynamique moléculaire et cellulaire
 Interactions moléculaires
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Milieux denses
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Électrophysiologie
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Bioénergétique
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Photobiologie
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Pharmacologie moléculaire
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Acides nucléiques, protéines, polysaccharides
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Lipides, membranes et interfaces
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Systèmes chargés et hydratation
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Assemblages supra moléculaires.
Quelques
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approches expérimentales de la Biophysique :
Spectroscopies : absorption, émission, résonance, Raman
Diffusion : X, neutrons, lumière
Diffraction : X, électrons
Microscopies : photonique, électronique (MEB), X.
Micromanipulation : pinces optiques, AFM, patch clamp
Microcalorimétrie
Imagerie
Modélisation moléculaire
Méthodes hydrodynamiques : sédimentation, viscosité
Simulation numérique, modélisation
Exemples de thèmes de recherches:

Structure, dynamique, repliement des protéines.

Transfert d’électrons et de protons dans les protéines
membranaires (centre réactionnel photosynthétique).

Transport membranaire.

Simulation moléculaire de la compressibilité de protéines: rôle
des cavités et des liaisons hydrogène.

Etudes par RMN et simulation moléculaire de la dynamique, du
repliement et de la stabilité de protéines et de systèmes membranaires.

Structuration de protéines et polypeptides par l’interface
membranaire.

Reconnaissance protéines / lipides.
TECHNIQUES SPÉCIFIQUES
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Mutagenèse, expression de protéines membranaires
Extraction, purification de protéines membranaires
Réinsertion de protéines membranaires en liposomes
Marquage isotopique
Traceurs radioactifs
Détergents bromés
Ultracentrifugation analytique
Hautes pressions hydrostatiques
Microscopies à sonde locale (effet tunnel, force atomique)
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Méthodes de cinétique enzymatique rapide :
Stopped flow, quenched flow
Filtration rapide
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Spectroscopies moléculaires :
RMN multinoyaux (1H, 2H, 31P, 15N)
RMN du solide
Spectrométrie Raman de résonance
Fluorescence à sélection de site
Fluorescence des protéines et de sondes
Dichroïsme circulaire
Diffusion inélastique des neutrons
Cryospectroscopie
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Modélisation moléculaire :
Simulation numérique
Méthodes ab initio
Mécanique moléculaire
Dynamique moléculaire