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La modélisation des systèmes biologiques franchit un nouveau palier

La disponibilité croissante d'une masse de données biologiques de haute qualité a mis en évidence l'importance d'organiser cette information dans un modèle informatique cohérent capable de décrire avec précision la structure des cellules. En s'appuyant sur les contraintes physico-chimiques, un projet de l'UE a ainsi développé une modélisation à plusieurs niveaux de la biologie des systèmes.
La modélisation des systèmes biologiques franchit un nouveau palier
Le but de la biologie des systèmes est de prévoir un phénomène biologique par le biais d'une modélisation mathématique et informatique. Les chercheurs ont développé des modèles informatiques extrêmement sophistiqués qui permettent d'identifier les tendances d'une fonction cellulaire alors que les modèles mathématiques calculent précisément les interactions des différents composants d'un système afin d'en prévoir le comportement futur.

La notion essentielle à en retenir est que ces modèles, pour refléter précisément les conditions réelles, doivent intégrer les contraintes physico-chimiques qui permettront à cette modélisation d'être viable d'un point de vue diagnostic. Cependant, le développement à l'échelle du génome, de modèles informatiques holistiques, détaillés et fiables incorporant les contraintes physico-chimiques, ne pourra être réalisé qu'au moyen de méthodes automatisées spécifiques.

Le projet AMBICON (Automated multi-level modelling of biological systems considering physico-chemical constraints), financé par l'UE et de collaboration internationale, entre l'Université de Californie à San Diego (États-Unis) et l'Université de Tübingen (Allemagne), a tenté de relever ce défi. Les chercheurs avaient pour objectif de développer de nouvelles méthodes de calcul capables de modéliser les systèmes biologiques à tous les niveaux.

Les partenaires du projet ont identifié et résolu les limites des modèles standard et développé une nouvelle méthode permettant aux chercheurs d'identifier des facteurs de transcription bactérienne potentiels afin de mener des expériences ciblées. Une nouvelle approche basée sur ce modèle a également montré qu'il était possible de calculer l'équipement protéique minimal d'une cellule bactérienne. Les chercheurs ont par ailleurs préparé des modèles sanguins personnalisés pour plusieurs types de cellules.

Ils ont également contribué à l'élaboration d'une nouvelle méthode de visualisation des réseaux métaboliques ainsi qu'à la mise à jour et l'amélioration de la base de connaissances en libre accès appelée BiGG Models. Enfin, les résultats de ce projet ont non seulement été publiés dans des revues scientifiques, mais aussi dans les réseaux sociaux et les blogs sur Twitter, Facebook et YouTube, ils ont également été diffusés au moyen d'ateliers de travail et lors de conférences internationales.

La méthodologie AMBICON permettra de modéliser des systèmes cellulaires entiers, offrant ainsi un avantage majeur en termes de production biotechnologique de médicaments et de développement d'une médecine personnalisée.

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Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

Cellules, contraintes physico-chimiques, biologie des systèmes, modèles, AMBICON