Simuler la biologie cellulaire
De plus en plus de preuves indiquent qu'à part les molécules, la majorité des voies de signalisation et des interconnexions sont conservées dans les organismes de la levure à l'être humain. Dévoiler le réseau de régulation cellulaire et la reconstruction des voies de signalisation complexe gouvernant les fonctions cellulaires essentielles comme le métabolisme et le cycle cellulaire représente un défi scientifique important. L'objectif principal du projet UNICELLSYS , financé par l'UE, était de reconstruire par voie informatique et modéliser les différents niveaux d'organisation biologique des eucaryotes. La levure de boulangerie a été utilisée en tant qu'organisme modèle. Ces organismes en tant qu'instruments in silico pourraient prédire une réponse cellulaire aux stimuli découlant des perturbations pharmacologiques ou génétiques. Pour développer ces modèles, les partenaires UNICELLSYS ont généré un grand ensemble de données protéomiques et métabolomiques de levure cultivée sous différentes conditions. La levure a été analysée au niveau unicellulaire pour établir les variations entre cellules. L'attention s'est portée sur plusieurs voies de signalisation (protéine kinase A, MAPK, mTOR, voie de HOG de stress osmotique). L'intérêt particulier a également été placé sur la manière dont les protéines de ces voies interagissent en utilisant le système à double hybride de la levure et l'analyse bioinformatique. Un effort important a été effectué pour intégrer les différentes voies de signalisation dans un modèle dynamique moléculaire à grande échelle qui pourrait prédire un comportement cellulaire selon des stimuli spécifiques ou des perturbations de croissance. La biochimie cellulaire a été modélisée par le développement d'un logiciel en source ouverte appelé ManyCell. En plus de délimiter les mécanismes impliqués dans la transmission des signaux, le métabolisme et la croissance cellulaire, cette modélisation dynamique a généré de précieux renseignements sur la capacité des organismes unicellulaires à s'adapter dans des conditions environnementales modifiées. Dans l'ensemble, la capacité de prédiction des réactions aux perturbations biologiques intrinsèques ou extrinsèque semble être la nouvelle manière de comprendre comment les processus cellulaires sont interconnectés. Plus important encore, à long terme, les modèles UNICELLSYS pourraient avoir un impact sur la santé humaine par le biais de prévisions sur les résultats des interventions thérapeutiques chez des patients.
Mots‑clés
Levure, unicellulaire, voie de signalisation, traitement de la maladie, biologie des systèmes
