Biophysique S3 PDF: Cours, Résumé, TD, TP & Examens Corrigés

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Plan du Cours

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Chapitre I : Les solutions bio-électrolytiques.

  1. Définitions et propriétés des solutions électrolytiques.
  2. Mobilités ioniques, conductivité, résistivité, viscosité, solubilité, osmolarité…
  3. Applications biologiques (Ex : Plasma, urines, liquides biologiques …)

Chapitre II : Etude des interfaces solides-liquides

  1. Echange ionique interface solide-liquide ;
  2. Phénomènes de tension superficielle et d’écoulement des fluides.
  3. Application biologiques (Ex : surfactant de l’alvéole pulmonaire, hémodynamique…)

Chapitre III : Etude des interfaces liquides-gaz

  1. Mise en évidence de l’interface liquide-gaz
  2. Dissolution des Gaz ; relations volume pression, loi de Poiseuille, loi de Fick.
  3. Applications biologiques (Ex : Echanges gazeux respiratoires…)

Chapitre IV : Forces impliquées dans les interactions des molécules biologiques

  1. Forces attractives, forces répulsives ;
  2. Notion d’affinité, d’avidité, constantes biologiques mises en jeu.
  3. Applications biologiques (Ex : Ligand-récepteur, Antigène-anticorps, enzyme-substrat…)

Deuxième Partie : Interactions des ondes et des particules avec la matière biologique.

  1. Rappels du spectre électromagnétique.
  2. Effets des rayonnements UV, visible, infrarouge sur les biomolécules.
    · Obtention d’un spectre d’absorption caractéristique d’une biomolécule.
  3. Etude de la fluorescence naturelle ou à l’aide de fluorophores des molécules biologiques.
    · Obtention d’un spectre d’émission caractéristique d’une biomolécule.
  4. Interactions des ultrasons et de la matière biologique.

Travaux dirigés
a. TD1/ Loi de poiseuille appliquée à la diffusion du glucose à travers une membrane biologique.
b. TD2/ Variation de concentration sanguine de l’urée à travers un dispositif de rein artificiel.
c. TD3/ Dynamique moléculaire : Transfert d’énergie de fluorescence (FRET) entre 2 fluorophoresfixés sur un oligonucléotide.

Travaux pratiques
a. TP1/ Mesures par Expérimentation assistée sur Ordinateur de tensions artérielles des étudiants avantet après efforts physiques. (d’autres variantes sont possibles)
b. TP2/ Mesures ExAO de courants ioniques entre 2 compartiments séparée par une peau de grenouille(d’autres variantes sont possible)


Introduction

C’est quoi la biophysique?

Biophysique c’est la science qui étudie la biologie avec les principes et méthodes de la physique

La Biologie, fait l’étude de la complexité de la vie avec ces différentes variables, elle fait la description des habitudes de l’alimentation, de communication inter et intra, la relation avec le milieu et la reproduction.

Dans un autre coté, la science physique focalise son attention surtout dans la découverte des lois mathématiques de la nature et fait la prédiction précise des forces qui conduisent les processus dans les systèmes idéales.

Cette conception implique donc un enrichissement de la biologie descriptive, macroscopique et morphologique avec des apports quantitatifs, prédictifs et généralisateurs qui vont réduire la distance entre la simplicité des systèmes idéals de la physique classique et la complexité des êtres vivants.

La Biophysique est plus qu’une voie reliant la frontière entre les deux disciplines (Biologie et physique), mais c’est plutôt un amalgame de la physique, de chimie et de la biologie. C’est à dire une science qui dépasse les formules et les modèles élaborés pour les systèmes simple pour décrire à l’échelle moléculaire les processus de transformations complexes dans les systèmes multi composants auto-organisés.

Ainsi, la biophysique n’est pas une branche de la physique ou de la biologie, comme une sous-matière de ces dernières. Par contre, il s’agit d’une discipline autonome, qui englobe meme les phénomènes chimiques dans les systèmes biologique.

En introduisant des processus chimiques pour comprendre intégralement les processus biologiques, cette discipline devrait être plus correctement décrite comme Biophysicochimique, Bien que pour simplifier la nomenclature nous continuent de l’appeler Biophysique.

A quoi sert la biophysique ?

La Biophysique c’est la science qui permet que les approches et les connaissances acquises en physique « pure » peuvent être appliquée à l’étude des systèmes biologiques

Qu’est-ce qu’elle apporte? De nos jours, les apports de la biophysique complètent et alimentent les études et les phénomènes macroscopiques à travers la thermodynamique, la cinétique, la photochimie et l’électrochimie et les phenomènes microscopique à travers la determination de la structure moléculaire, de micro et nano ensembles, la compréhension des mécanismes chimiques de transport de matière, charge et énergie.

Pour cette raison, aujourd’hui c’est la branche de la science qui arrive à résoudre et répondre de plus en plus au problèmes caractérisés par une multitudes de variables, structures et conditions. Dans ce cas, la Biophysique apporte des connaissances à la biologie mais pas à la physique, cependant, elle offre des preuves expérimentales pour corroborer les lois et les théories physiques dans différents domaines tel que:

  • La réception des signaux externes par l’organisme
  • La transmission de l’influx nerveux
  • Les Processus bio-mécanique de l’équilibre
  • Le déplacement du corps humain (biomécanique)
  • L’optique géométrique de l’oeil
  • La transmission du son à l’oreille interne et le cerveau (bioacoustique)
  • La mécanique de la circulation sanguíne
  • Respiration pulmonaire
  • Les processus d’alimentation et de maintien énergitique de l’organisme
  • Le mécanisme d’action des molécules biologiquement fonctionnelles sur les structures cellulaires (Enzymes, ADN, des organites bioénergétiques)
  • Les systèmes mécano-chimiques
  • Modèles physico-mathématiques des processus biologiques

D’autre part, la mise en place des bases biophysiques dans les phénomènes mentionés ci-dessus est essentielle pour le développement des dispositifs techniques, des appareils et des compteurs pour l’obtention de la bioinformation, des équipements de l’autometrie et de télémétrie; qui permettent un diagnostic médical plus efficace et plus fiable.

Actuellement, le développement de la médecine dépend en grande partie de sa capacité technologique, qui est déterminée par le développement des connaissances biophysiques et des supports bioénergétiques.

Selon Wikipédia

La biophysique est une discipline à l’interface de la physique et la biologie où les concepts physiques et les outils d’observation et de modélisation de la physique sont appliqués aux phénomènes biologiques.


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