La physique du vivant, ou aussi physique biologique ou biophysique, est une discipline qui étudie les principes physiques sous-jacents aux processus biologiques. C'est un domaine interdisciplinaire qui combine la physique, la biologie, la chimie et les mathématiques pour comprendre les mécanismes de la vie à toutes les échelles, des molécules aux organismes et comprendre ainsi aussi les principes physiques fondamentaux des systèmes complexes, hors équilibre thermodynamique et autoorganisés.
Qu'est-ce que la physique biologique ?
En physique biologique, on utilise les lois de la physique, telles que celles régissant l'énergie, les forces et le mouvement, pour explorer et modéliser les systèmes biologiques. Cela peut aller de la manière dont les protéines se replient, au fonctionnement des neurones dans le cerveau, ou encore à la dynamique des cellules en mouvement ou de l’ADN. Les biophysiciens utilisent des modèles théoriques, des simulations et des techniques expérimentales issues de la physique pour étudier les systèmes vivants de manière quantitative et prédictive.
Pourquoi la physique biologique est-elle intéressante ?
Résoudre de grands mystères : Les systèmes biologiques sont incroyablement complexes et remplis de mystères non résolus, comme la façon dont la conscience émerge des neurones ou comment des maladies comme le cancer se propagent. La biophysique permet de résoudre ces questions en les réduisant à des problèmes fondamentaux, tels que la minimisation de l’énergie dans le repliement des protéines, la transmission des signaux dans les réseaux neuronaux ou la physique nanoscopique d’une machines moléculaire hors equilibre thermodynamique.
Recherche à la pointe : La physique biologique est à la fois à la frontière de la biologie et de la physique, avec l’utilisation de technologies nouvelles comme les pinces optiques, les simulations moléculaires, et les techniques d’imagerie avancées, mais aussi pose et explore des conceptes au coeur de la physique fondamentales tant aux echelles moléculaires que macroscopique avec l’objectif de comprendre les principes fondamentaux des systèmes autoorganisés et/ou sous de contraintes evolutives. Les outils experimentales, faisant appel aussi aux approches biomimétiques, permettent de visualiser et de manipuler les molécules biologiques, telles que l’ADN ou les protéines, de manière encore inimaginable il y a quelques décennies ou des reproduires des fonctions cellulaires à partir d’un nombre minimal de constituants moléculaires.
Approche multidisciplinaire : La biophysique combine les connaissances en physique fondamentales avec celles en biologie, chimie et mathématiques. Cela signifie que vous développez des compétences polyvalentes en résolution de problèmes tout en restant physiciens de la matière, compétences applicables dans de nombreux domaines comme la biotechnologie, les sciences environnementales et la médecine. Par exemple, étudier la physique des processus cellulaires peut aider à concevoir de meilleurs traitements médicaux ou de nouveaux matériaux qui imitent les tissus biologiques.
Impact sur la santé : De nombreuses études en biophysique ont un impact direct sur la santé. Comprendre comment les virus infectent les cellules, comment les cellules cancéreuses se développent ou comment les protéines se replient de manière incorrecte dans des maladies comme Alzheimer nécessite des connaissances en physique biologique. Si vous êtes intéressé par le développement de nouvelles thérapies, dispositifs médicaux ou techniques de diagnostic, la physique biologique est un chemin qui peut apporter une réelle contribution.
Opportunités professionnelles et perspectives d'avenir :
Les biophysiciens trouvent des opportunités dans divers domaines, y compris la recherche académique, les biotechnologies, les industries pharmaceutiques et de la santé, où des entreprises qui nécessite d’analyse expertisé de données et de le comparer éventuellement avec des modèles mathématiques. Il y a une demande croissante pour des scientifiques capables de traiter de grandes quantités de données et d’utiliser des outils informatiques, deux compétences centrales en biophysique. Ce domaine est également lié à des domaines passionnants comme la nanotechnologie ou la biologie des systèmes, où l’objectif est de comprendre les systèmes biologiques dans leur ensemble.
Pourquoi étudier la physique biologique pour votre avenir ?
Expertise interdisciplinaire : En tant que biophysicien, vous serez en mesure de résoudre des problèmes dans de multiples domaines, ce qui vous rendra très prisé dans les milieux universitaires et industriels tout en restant un physicien dans votre approche et mehodologie.
Innovations technologiques : Les compétences que vous développerez vous permettront de travailler sur des technologies de pointe comme les nanosciences, l’édition génomique CRISPR, la médecine personnalisée, les approches biomimétiques et les organes artificiels.
Carrières flexibles : Que vous soyez intéressé par la recherche fondamentale, la science appliquée ou l’industrie, la physique biologique vous offre une base flexible pour poursuivre une variété de carrières passionnantes et enrichissantes.
En conclusion, la physique biologique vous permet d'appliquer les outils précis de la physique aux systèmes vivants complexes et fascinants et a explorer la physique des systèmes complexes et auto-organisés, ouvrant la porte à une large gamme d’opportunités académiques et professionnelles. Si vous êtes curieux du monde naturel et aimez résoudre des problèmes, la biophysique est un domaine qui peut avoir un véritable impact sur la société, la technologie et la santé.
Le cours de Physique du Vivant HAP516P
Dans ce contexte le cours va vous illustrer des notions de physique biologique moderne intégrant des notions de base de la biologie moléculaire et cellulaire. Pendant les cours des simples modèles théoriques et des estimations numériques aideront la réflexion sur le caractère quantitatif et qualitatif de cette branche émergente de la physique.
LE cours vous servira aussi pour orienter vos études au parcours de master de Physique et Ingénierie de la Matière Vivante - PHiMV - du Master de Physique Fondamentale et Applications de l'Université de Montpellier.