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43
Modélisation des systèmes biologiques, bioinformatique

Président

Olivier GASCUEL

Membres de la section

Philippe BENAS

Christine BRUN

Dominique BURNOUF

Alexandre DE BREVERN

Alain DENISE

Nicolas DESTAINVILLE

Bertrand DUBUS

Laurent DURET

Blaise GENEST

James LEDOUX

Olivier MARTIN

Irina MIHALCESCU

Laurent NICOLAS

Benoît PERTHAME

Nadine PEYRIERAS

Jean SALAMERO

Françoise SCHOENTGEN

Marie-Christine SLOMIANNY

La biologie à grande échelle est à l'origine d'une masse considérable de données qui concerne tous les niveaux du vivant : mettant en avant des chercheurs et des travaux innovants sur le plan méthodologique et répondant à des questions

Génomique comparative et

fonctionnelle par l'apparition de nouvelles techniques de séquençage les génomes et d'explorer les divergences évolutives à

Rapport de conjoncture 2010

les régions du génome soumises à pression de sélection (et donc impliquées dans l'adaptation de l'homme à ou des aberrations chromosomiques impliquées dans des chromosomes et leurs conséquences sur l'expression d'une science "pauvre en données" en une science "riche des données imposent de nouveaux développements (par exemple les méthodes statistiques développées directement transposables aux données de RNAseq ; les

Bioinformatique structurale

d'établir des liens entre la structure des macromolécules régulations et modulations des macromolécules et des en émergence et les nouveaux développements repliement des protéines et la prédiction de structures développement de méthodologies comparatives au niveau les machineries moléculaires avec la compréhension des mécanismes d'assemblage macromoléculaires (approches les interactions protéines-ligands ou substrats et les interactions protéine-protéine impliquées dans des voies les mécanismes de modulation et de régulation de ces apportées par les techniques de la biologie moléculaire

Imagerie in vivo des processus

biologiques multidimensionnelle et multimodale couplées aux nouvelles à haute résolution spatiale et temporelle joue désormais mécanismes de tri et d'adressage des protéines et dans in vivo à une échelle d'introspection subcellulaire est images est devenue quasiment impossible puisqu'il s'agit d'inspecter des centaines de séquences temporelles d'images volumiques de plus en plus souvent acquises

Biologie des systèmes

des organes et/ou encore des organismes organisés en et quantitatives généralement issues d'expériences à actuelle des deux sous-thématiques de la biologie des

Rapport de conjoncture 2010

de nouvelles perspectives pour la compréhension des mécanismes moléculaires de régulation spatio-temporelle globale des réseaux d'interactions permettra de dégager de nouvelles pistes pour les développements en thérapie

Biologie intégrative

tels que l'homéostasie et ses corollaires de robustesse et de résilience sont des propriétés émergentes à un niveau les stratégies expérimentales pour la reconstruction des sur l'observation in vivo et l'intégration des processus Les initiatives des communautés internationales organisées de données et reconstruction phénoménologique puis acquises à partir de l'observation in vivo mesures à partir des observations d'imagerie multimodale pour conduire à un premier niveau de corrélations spatio- d'envisager une modélisation théorique et explicative des

Dictyostelium discoidum

Arabidposis taliana

retour vers l'expérience avec la mise en oeuvre de stratégies de perturbation propres à la biologie (notamment : gain Le niveau d'organisation cellulaire est sans doute le niveau des comportements cellulaires exprimés en termes de motive actuellement nombre des développements dans Le couplage entre les niveaux d'organisation du vivant nécessite l'observation et la mesure simultanée de cellulaires et d'expressions génétiques ou d'activités l'absence de données adéquates en termes de résolution réseaux d'interactions moléculaires et génétiques dans le contexte des déplacements et des divisions cellulaires spatialisés prenant en compte le devenir individuel de rétroaction des niveaux macroscopiques sur les niveaux microscopiques suscite de nouvelles voies de recherches d'observer et de mesurer les coordinations à longue l'organisme entier et de mettre en évidence les propriétés

Evolution et adaptation: du gène à

l'écologie apparaît également essentiel dans l'étude des maladies au centre des grands projets internationaux sur l'Arbre de contemporaines et constituera un répertoire remarquable Cette capacité à comprendre et modéliser le passé devrait prendre une nouvelle dimension dans ses applications humaines ? Ces questions se posent naturellement

Modélisation mathématique et

méthodes statistiques la mise en équation de l'attraction des corps ou des curieusement observé tout au long de l'histoire des mais avec des outils statistiques bien établis et toujours non seulement pour modéliser dans l'espace usuel les positions relatives des molécules pour mieux comprendre complexité devrait aussi conduire à des modélisations Mais les mathématiques plus traditionnellement tournées aux dérivées partielles servent à comprendre toutes les Dans tous ces domaines la modélisation probabiliste et Cette accumulation de données impose d'importants d'un signal continu ne sont pas directement transposables

Rapport de conjoncture 2010

biologiques ou aux techniques de séquençage elles- statistiques requiert une bonne connaissance de la biologie et des techniques expérimentales pour pouvoir d'association au niveau du génome et autres approches de modélisation mathématique sont d'abord de comprendre caractérisées par des masses de données importantes et

Interface avec la physique

résumer ainsi : comment la connaissance des composants élémentaires ainsi que de leurs interactions permet-elle de d'individus simples conduisent à une société animale et temporelles est un point commun important entre la approprié pour comprendre de nombreux processus en passant par l'auto-assemblage de complexes passe progressivement d'un domaine stochastique à un actuels de modélisation en biomécanique visent à décrire concerne les techniques expérimentales et les technologies (voir par exemple la partie imagerie biologique ci- masse de données quantitatives sans cesse croissante et le traitement de ces données exige des algorithmes

Concepts et méthodes informatiques

expérimentale des données biologiques permettent technologies devrait apporter aux biologistes des réponses compromis entre la précision de la modélisation et la à la réalisation d'algorithmes ou d'heuristiques les plus également des recherches poussées pour passer à biologiques sont en constante évolution et il est impossible sont toujours sujets à une marge d'erreur qu'il est d'une grande robustesse et adaptables à l'évolution des séquençage à haut-débit et au développement d'approches constituent un autre domaine clé dont les applications apprentissage pour l'annotation automatique et pour la prédiction de structures moléculaires et de leurs processus biologiques nécessite de continuer à développer des recherches dans d'autres domaines clés tels que

Rapport de conjoncture 2010

passant par la gestion des données et des connaissances

Etat des lieux

Une étude bibliométrique rapide

permet de 3 conséquence d'une certaine inertie ; la biologie des peut la trouver dans l'annuaire des laboratoires sur le site que les sciences de la vie au sens large ont bien compris le plus élevé ; des résultats similaires sont obtenus avec d'autres que constitue la CID43 doit absolument se poursuivre et de biologie des chercheurs appliquant des méthodes et dans ces disciplines devenues indispensables à la biologie malheureusement pas toujours été accompagné de la ce qui concerne les aspects interdisciplinaires (ça n'est généralement pas le cas pour les recrutements CNRS

Recommandations

On peut retenir des grands axes présentés ci- à venir nécessitera à l'évidence des développements en oeuvre les recommandations suivantes : interdisciplinaires au développement des approches à grande échelle ; Il est indispensable que ces postes soient ouverts pour les laboratoires aient le temps d'attirer des candidats de une vraie autonomie et une activité interdisciplinaire que la CID43 soit étroitement associée aux évaluations de suivi des chercheurs recrutés par la CID43 doit s'étendre et en biostatistique par exemple lorsqu'il s'agit de récupérer des données impliqués par le volume des données et la sophistication recherche et au développement permettra à ces ITA de

Glossaire

GPU : Graphics processing unit

STED : Stimulated Emission Depletion

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