Equipe de recherche IBIS

Modélisation, simulation, analyse expérimentale et contrôle de réseaux de régulation bactériens

Présentation de l'équipe

Les bactéries servent de merveilleux exemples pour comprendre les stratégies de survie développées par les organismes unicellulaires en réponse à des stress environnementaux. Les réponses aux stress des bactéries sont contrôlées par des réseaux complexes d'interactions moléculaires impliquant des gènes, des ARNm, des protéines, des molécules de signalisation et des métabolites. L'étude des réseaux de réponse aux stress bactériens demandent des outils expérimentaux pour caractériser les interactions des réseaux et pour mesurer au niveau moléculaire la dynamique des processus cellulaires. En outre, face à la taille et à la complexité de ces réseaux, nous avons besoin de modèles mathématiques et de simulations par ordinateur, afin d'intégrer les données disponibles et de comprendre et prédire la dynamique du système dans une variété de conditions environnementales et physiologiques. L'analyse de systèmes vivants par une combinaison de méthodes expérimentales et informatiques a connu une envolée ces dernières années sous le nom de biologie des systèmes.

Le premier objectif de l'équipe-projet IBIS est d'analyser les stratégies de survie bactériennes par une approche de biologie des systèmes. Nous nous focalisons plus spécifiquement sur l'entérobactérie Escherichia coli, un organisme modèle pour lequel d'énormes quantités de données génomiques, géniques, biochimiques et physiologiques ont été accumulées en plusieurs décennies. Une meilleure compréhension des stratégies de survie d'E. coli dans des situations de stress nutritionnel sont une condition préalable pour interférer avec ces stratégies par des perturbations physiologiques spécifiques, voire par le rebranchement des réseaux de régulation sous-jacents. Ceci est le second objectif de l'équipe-projet, le plus ambitieux, qui engendre des recherches fondamentales dans le contrôle de la matière vivante. En outre, cette démarche pourrait acquérir une pertinence médicale puisque E. coli sert de modèle pour un grand nombre de bactéries pathogènes.

Axes de recherche

Les objectifs d'IBIS génèrent cinq défis principaux à l'interface de la biologie (expérimentale), les mathématiques appliquées et l'informatique. Plus particulièrement, le programme de recherche se base sur :
  • la modélisation de réseaux de régulation bactériens complexes,
  • la simulation de la dynamique des réseaux à l'aide de ces modèles,
  • les mesures en temps réel et à haute précision de l'expression génique et du métabolisme,
  • l'utilisation de ces données pour la validation et l'identification des modèles,
  • le contrôle et la ré-ingénierie des réseaux de régulation bactériens.

Logiciels

Relations industrielles et internationales

Relations internationales : Relations industrielles :

Mots-clés : Modélisation Simulation Réseaux de régulation Expression génique Bactéries Contrôle Biologie systémique Biologie synthétique

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