Des algorithmes avancés pour les interactions hôte-pathogène
L'hépatite C est une maladie infectieuse très répandue qui touche plus de 250 millions de personnes dans le monde, l'agent infectieux est le virus de l'hépatite C ou VHC. Le VHC est un virus qui infecte le foie et peut persister de longues années en provoquant une infection chronique elle-même à l'origine de maladies hépatiques graves comme les cirrhoses hépatiques ou le cancer. Il n'existe actuellement aucun vaccin, et le traitement standard combine des protocoles antiviraux et immunomodulateurs. Néanmoins, cette thérapie ne marche que sur certains patients, il est donc absolument nécessaire de mieux comprendre l'infection virale pour à terme obtenir un traitement moderne et efficace. L'objectif scientifique du projet Syspatho (New algorithms for host pathogen systems biology), financé par l'UE, était de développer de nouvelles méthodes mathématiques et algorithmes susceptibles d'être utilisés dans une approche de biologie des systèmes. Comme preuve de concept, ces méthodes ont été appliquées pour étudier les interactions complexes du VHC. Les partenaires du projet ont élaboré leur modèle en intégrant et en analysant les données obtenues par des expériences réelles, des banques de données ou la littérature. Leur objectif était de reconstruire et d'étudier le réseau d'interactions intracellulaires dont le virus a besoin pour infecter son hôte. Une approche ascendante a utilisé les connaissances actuelles portant sur le réseau de signalisation. En revanche, une approche descendante a sélectionné des composants modèles provenant de toutes les interactions moléculaires possibles. La méthode SYSPATHO, combinée aux techniques expérimentales les plus modernes comme l'imagerie des cellules vivantes ou la détermination des interactions moléculaires, permettra de dévoiler la dynamique de l'infection par le VHC et la réponse de son hôte. Les nouvelles données générées pendant le projet ont permis d'identifier un certain nombre de protéines impliquées dans le réseau immunitaire inné contre le VHC, et spécialement celles participant de la réponse de l'interféron. L'intégration de ces données dans le modèle mathématique SYSPATHO a permis d'analyser les déterminants de l'infection chronique. Par ailleurs, les chercheurs du projet ont identifié les facteurs impliqués dans l'inhibition de la réplication du VHC sous le traitement par IFN. Les méthodes mathématiques développées lors du projet peuvent résoudre des équations continues et discrètes hautement non-linéaires, et analyser les modèles à un niveau plus sophistiqué. L'amélioration des méthodes par SYSPATHO pourrait également vérifier la fiabilité des estimations des paramètres et résoudre les problèmes de modélisation mathématique de type inverse. SYSPATHO a identifié de nouveaux gènes candidats cibles hôte-cellule pour concevoir de nouveaux médicaments antiviraux contre l'hépatite C. Outre le virus de l'hépatite C, les méthodes mathématiques du projet SYSPATHO peuvent s'appliquer de manière plus générale dans le domaine plus étendu de la biologie des systèmes.
Mots‑clés
Interactions hôte-pathogène, biologie des systèmes, virus de l'hépatite C, modèle, interféron
