Ce cours propose une introduction complète aux principes et aux applications pratiques de la microscopie optique et de la microscopie à fluorescence dans la recherche biologique. Les étudiants acquerront à la fois des connaissances théoriques et une compréhension pratique des techniques d’imagerie modernes, l’accent étant particulièrement mis sur leur utilisation dans les protocoles expérimentaux actuels.
L'une des principales caractéristiques de ce cours est l'opportunité unique qu'il offre d'apprendre et de comprendre comment les méthodes avancées de microscopie sont mises en œuvre dans des contextes de recherche réels. L'accent est mis sur la conception expérimentale, l'acquisition d'images et l'interprétation des données, ce qui permet aux étudiants de comprendre les concepts de base, d'évaluer de manière critique et d'utiliser efficacement les approches d'imagerie par fluorescence dans leurs propres travaux scientifiques.
• Introduction, présentation des exigences du cours (ne compte pas pour l'assiduité obligatoire)
• Les étapes clés du développement des techniques de microscopie. Le système optique du microscope : avantages et inconvénients des systèmes inversés et droits. Formation de l'image au microscope, ouverture numérique et résolution.
• Formation de l’image au microscope, ouverture numérique et résolution. La fonction d’étalement ponctuel. Le condenseur et l’éclairage de Köhler correct. Types et choix des objectifs. Amélioration du contraste en microscopie optique : contraste de phase et imagerie DIC. Utilisation pratique et limites de la microscopie en champ clair.
• Concepts de base de la microscopie à fluorescence. Principales caractéristiques des fluorochromes et des protéines fluorescentes. Protéines fluorescentes à effet de surlignage optique : photoactivation, photoconversion et photocomutation.
• Éléments optiques d’un microscope à fluorescence : filtres, sources de lumière fluorescente. Choix des filtres appropriés : diaphonie et débordement en microscopie à fluorescence. Imagerie spectrale et décomposition linéaire.
• Microscopie à sectionnement optique I. Déconvolution. Microscopie à illumination structurée (SIM). Principes de la microscopie confocale.
• Microscopie à sectionnement optique II. Microscopie confocale à balayage ponctuel et à disque rotatif. Microscopie à deux et à plusieurs photons. Microscopie à feuille de lumière.
• Microscopie d'imagerie par fluorescence de cellules vivantes. Considérations techniques et pratiques, et limites. Optimisation du rapport signal/bruit en imagerie de cellules vivantes. Microscopie FRET : étude des interactions protéine-protéine.
• Utilisation et importance des biocapteurs fluorescents (imagerie du Ca, mesures du pH et des ions sélectifs). Photoactivation et photoblanchiment : FRAP, FLIM : utilisation de marqueurs optiques en microscopie. Applications sur cellules vivantes et interprétation des données.
• Super-résolution en microscopie à fluorescence – concepts de base. Microscopie SR-SIM, STED, STORM et PALM.
À l'issue de cette formation, le participant sera capable de comprendre et d'appliquer les principes fondamentaux de la microscopie optique et de la microscopie à fluorescence, ainsi que d'évaluer de manière critique les capacités et les limites des principales techniques d'imagerie utilisées dans la recherche biologique moderne. Il sera en mesure de choisir les techniques de microscopie adaptées à des questions expérimentales spécifiques, d'interpréter les données d'imagerie par fluorescence et d'identifier les enjeux pratiques liés à l'imagerie de cellules vivantes et aux approches avancées de super-résolution.
Une formation en biologie, telle qu'une licence en biologie ou dans un domaine connexe, est requise pour suivre pleinement le contenu du cours, mais aucune connaissance préalable en microscopie ou en physique n'est obligatoire. Ce cours est particulièrement recommandé aux étudiants intéressés par l'application des techniques de microscopie optique et de microscopie à fluorescence, à travers la compréhension de leurs principes fondamentaux.
Ce cours est conçu pour fournir une compréhension pratique des méthodes de microscopie optique nécessaires à la conception et à la compréhension de leurs applications. Des tutoriels vidéo en ligne, des supports de cours et des discussions interactives en groupe favorisent un apprentissage actif et permettent d’approfondir la compréhension conceptuelle de la matière.
• sites proposant des tutoriels en ligne (voir les liens indiqués dans les présentations), tels que iBiology
• manuel recommandé : Sanderson, *Understanding light microscopy*, 2019, Wiley
• présentations des cours, y compris les liens vers la page d'accueil
Le cours associe des cours magistraux à des activités interactives en groupe afin de favoriser une compréhension approfondie des aspects moléculaires et cellulaires du fonctionnement des neurones et de leur adaptation à l’environnement. Chaque session combine apprentissage passif et actif dans le cadre d’une approche structurée :
1. Préparation avant le cours : les étudiants sont invités à consulter au préalable les documents distribués et les lectures recommandées, ce qui leur permet de participer de manière plus active et plus efficace. Les thèmes de discussion sont communiqués à l’avance afin de faciliter la préparation individuelle ainsi que les discussions de groupe.
2. Cours magistraux : les concepts fondamentaux sont présentés dans le cadre de cours hybrides (qui seront enregistrés sur Teams). Les thèmes clés sont abordés lors de discussions de groupe (voir le point suivant), puis synthétisés lors d’un tour d’horizon du cours, guidé par l’enseignant.
3. Discussions de groupe dans des salles de réunion : les discussions collaboratives sur Teams permettent aux étudiants d’échanger avec leurs pairs, de poser des questions et d’approfondir leur compréhension ; elles sont structurées de manière à encourager la participation active de tous.
4. Ressources en ligne complémentaires : manuels, enregistrements de cours et ressources supplémentaires viennent soutenir l’apprentissage en dehors des cours et préparent les étudiants à l’examen oral.
Cette approche axée sur les défis, centrée sur l’étudiant et soutenue par la technologie garantit que les étudiants acquièrent à la fois des connaissances théoriques et des compétences pratiques, les préparant ainsi à des études supérieures et à la recherche. Les discussions de groupe favorisent le développement de compétences transversales et encouragent l’apprentissage interculturel. Un environnement inclusif est mis en avant grâce à une participation équitable, à des supports adaptés à divers styles d’apprentissage et à l’ouverture des enseignants aux retours d’expérience, créant ainsi un espace accueillant où tous les étudiants peuvent tirer profit de leur participation active.
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