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Journée Perspectives nouvelles en biologie théorique

Organisé par : Jean-Jacques Kupiec (Inserm) et Michel Morange (ENS)

Journée d’études du Centre Cavaillès, salle Dussane, 9h-17h.
Jamais le besoin d’une biologie théorique n’a été aussi sensible qu’aujourd’hui. Il se manifeste par l’émergence rapide de la biologie des systèmes. Cette journée sera l’occasion de confronter et de discuter quelques travaux allant dans ce sens.

Ressources en ligne

  • SYSTEMOSCOPE : un programme trans-disciplinaire de biologie systémique (le 27 février 2006) — Charles Auffray
    Pour appréhender la complexité des systèmes biologiques, il apparaît nécessaire d’intégrer les approches analytiques de la découverte avec les théories des systèmes et de la dynamique non linéaire. Dans ce but, les membres du Consortium SYSTEMOSCOPE ont entrepris de repenser leur stratégie de recherche et de collaborer au sein d’un réseau national et international pour développer un programme de recherche et de formation trans-disciplinaire en biologie systémique, fondé sur leur expérience étendue en mathématique, informatique, physique, biologie et médecine.
  • La prolifération, état par défaut universel de toutes les cellules (le 27 février 2006) — Carlos Sonnenschein
    Fondements de la théorie du champ d’organisation tissulaire : La prolifération, état par défaut universel de toutes les cellules.
    La théorie du champ d’organisation tissulaire est fondée sur l’hypothèse que l’état par défaut de toute cellules est la prolifération, et sur le fait que la carcinogenèse a son origine au niveau tissulaire.
  • Le champ d’organisation tissulaire (le 27 février 2006) — Ana Soto
    Fondements de la théorie du champ d’organisation tissulaire : Le champ d’organisation tissulaire.
    En affirmant que la carcinogenèse a lieu à l’échelle du tissu, les oncogènes et les gènes suppresseurs ne sont plus considérés comme des causes car ils opèrent au niveau cellulaire/subcellulaire. Cette théorie se prête à être étudiée en utilisant le paradigme du champ morphogénétique. A l’âge adulte, les interactions entre le stroma et le parenchyme continuent de réguler la maintenance et la réparation tissulaires. Elle propose en plus que le stroma et le parenchyme soient les cibles des changements induits par les carcinogènes. Dans cette perspective, l’étude de la théorie du champ d’organisation tissulaire de la carcinogenèse nécessite de mettre en œuvre des expériences de recombinaison et de transplantation de tissus, comparables à celles qui ont fournit des informations aux embryologistes sur les influences inductives et permissives pendant l’organogenèse.
    Soto AM, Sonnenschein C. The somatic mutation theory of cancer: growing problems with the paradigm? BioEssays 26:1097–1107, 2004
  • Quelle ’niche’ pour la biologie théorique aujourd’hui ? (le 27 février 2006) — Michel Morange
    En dépit de l’ancienneté de ses racines, la biologie théorique a toujours eu beaucoup de mal à trouver une place parmi les sciences du vivant. Le titre de cette réunion, et de beaucoup d’autres, suggère que ses chances de développement seraient plus grandes aujourd’hui qu’elles n’ont jamais été.
    Ma communication visera d’abord à définir la niche écologique dans laquelle la biologie théorique pourrait croître aujourd’hui, c’est-à-dire ce qui en favoriserait le développement : les difficultés de l’approche moléculaire et la déception conséquente ou, à l’inverse, la connaissance enfin sûre des bases moléculaires sur lesquelles une modélisation pourrait être tentée de manière efficace ; les difficultés rencontrées dans l’interprétation moléculaire des phénomènes pathologiques, tel le cancer, et dans les approches thérapeutiques qui en sont dérivées.
    La deuxième partie visera à rechercher ce qui pourrait constituer le coeur de cette nouvelle biologie théorique : les outils mathématiques, informatiques, utilisés dans les nouvelles approches de la post-génomique ? une attention plus grande à l’histoire évolutive des phénomènes observés ? ou le basculement d’une vision réductionniste à une vision plus globale ?
    Michel Morange (2005) Les secrets du vivant : contre la pensée unique en biologie (Paris : La Découverte)
  • Introduction à l’étude de la médecine théorique (le 27 février 2006) — Denis Noble
    Sans doute le succès de la génétique moléculaire tient-il à ce qu’elle permet d’aller des gènes aux protéines à l’aide d’un simple code. Mais pour comprendre le Vivant, il n’ y a pas d’autre voie que de se projeter à des niveaux d’explication plus élevés. C’est en explorant la logique du Vivant à ces niveaux supérieurs que nous pourrons finalement développer une théorie biologique. Voilà le grand défi de la biologie actuelle : rendre compte du phénotype en termes d’interactions des protéines des systèmes. Sur ce point, la génétique moléculaire ne nous est guère utile. C’est même le contraire tant il est sûr que c’est en accomplissant cela que nous pourrons correctement « annoter » le génome, c’est-à-dire déterminer les fonctions de chacune de ses séquences. Le génome sera lu à partir du phénotype, et non l’inverse. J’emploierai nos études expérimentales et théoriques sur le coeur pour illustrer ces principes.
    Denis Noble, The Music of Life, Biology beyond the genome, Oxford University Press, sous-presse, Juin 2006.
  • Vers une biologie des systèmes (le 27 février 2006) — Olivier Gandrillon
    Vers une biologie des systèmes : émergence de structures multi-protéiques dans un système multi-agents
    Au delà des mots et des incantations, le développement attendu d’une Biologie des Systèmes nécessitera le développement d’approches appropriées à son objet (les systèmes vivants dans leur globalité). Pour cela deux visions s’opposent : l’une, orientée données, pousse les feux sous la production de données de plus en plus exhaustives et d’une qualité croissante. L’autre, orientée modèle, pose de façon symétrique la question de trouver les bonnes façon de modéliser et simuler dans un cadre systémique. Le travail présenté s’inscrit dans cette deuxième approche. Il consiste à simuler informatiquement un monde tridimensionnel dans lequel les règles physiques de bases les plus réalistes possibles sont implémentées.
    Des agents, représentant des domaines protéiques, sont ensemencés dans ce monde, accompagnés de quelques règles simples d’interaction. Les résultats préliminaires montrent que sous ces règles très simples d’interaction des structures dynamiques peuvent émerger qui miment des structures biologiques connues. Depuis ces premiers résultats, des améliorations importantes ont permis d’augmenter le réalisme de la simulation, tout en autorisant la formation de structures parfois inattendues. Les systèmes multi-agents semblent donc bien être idéalement adaptés pour des simulations informatives sur l’analyse des règles génériques qui sous-tendent les systèmes vivants.
    Soula H, Robardet C, Perrin F, Gripon S, Beslon G, Gandrillon O, Modeling the emergence of multi-protein dynamic structures by principles of self-organization through the use of 3DSpi, a multi-agent-based software. BMC Bioinformatics. 2005 Sep 19;6:228
  • Du programme génétique au darwinisme cellulaire (le 27 février 2006) — Jean-Jacques Kupiec
    Dans Qu’est-ce que la vie ? Schrödinger a tracé une séparation très nette entre la physique et la biologie. Alors qu’en physique un principe d’ordre à partir du désordre opère, la biologie dépendrait d’un principe d’ordre à partir de l’ordre. Alors qu’en physique l’ordre au niveau macroscopique est produit par un comportement probabiliste des molécules au niveau microscopique, en biologie, les protéines échapperaient au hasard brownien grâce à l’information génétique. Cette vision, à la base de la théorie du programme génétique, a profondément influencé la biologie moléculaire. Cependant, les données récentes démontrant l’importance des phénomènes aléatoires dans les interactions moléculaires et dans l’expression des gènes contredisent le principe d’ordre par l’ordre de Schrödinger. Une théorie alternative peut être proposée dans laquelle l’ordre biologique provient d’une extension de la Sélection Naturelle à l’intérieur de l’organisme. L’expression probabiliste des gènes génère une diversité d’états cellulaires et un mécanisme de sélection cellulaire dirige l’embryon vers le stade adulte. Cette théorie a été l’objet de simulations numériques qui démontrent sa pertinence.
    Laforge, B., Guez, D., Martinez, M., Kupiec, J.J., 2005. Modeling embryogenesis and cancer : an approach based on an equilibrium between the autostabilization of stochastic gene expression and the interdependance of cells for proliferation. Progress Biophys. Mol. Biol. 89: 93-120.
  • La nature aléatoire de l’expression génique à l’origine du cancer ? (le 27 février 2006) — Jean-Pascal Capp
    La nature aléatoire de l’expression génique à l’origine du cancer ? Eléments pour une nouvelle perspective sur la pathologie tumorale.
    Depuis plusieurs décennies, l’accumulation de données décrivant les altérations du génome des cellules tumorales a conduit à une vision purement génétique du cancer. Toutefois, un nombre croissant de résultats indique que le micro-environnement cellulaire joue un rôle primordial dans l’initiation et la progression de la maladie. La prise en compte de la nature aléatoire de l’expression génique et du rôle du micro-environnement permet d’établir un modèle de cancérogénèse basé sur la perturbation des interactions cellulaires, qui normalement assurent la stabilisation de l’expression génique, la conservation de l’état de différentiation et la quiescence des cellules. Ce modèle permet de prédire de nombreux phénotypes tumoraux, allant de la présence de cellules souches ou dé-différenciées à la génération d’instabilités génétique et épigénétique.
    Jean-Pascal Capp, Stochastic gene expression, disruption of tissue averaging effects and cancer as a disease of development, Bioessays 2005 Vol 27 (12) p 1277-1285

Organisateurs

Jean-Jacques_Kupiec

Jean-Jacques Kupiec (Inserm)

Jean-Jacques Kupiec est docteur en biologie (HDR) et chercheur INSERM au sein du centre Cavaillès – centre d’enseignement et de recherche consacré à l’étude historique et philosophique des sciences modernes – de l’École normale supérieure. Ses travaux de spécialiste de biologie moléculaire, à la fois philosophe de la biologie et épistémologue, l’amènent à s’interroger sur le tout-génétique, le déterminisme génétique et la notion d’espèce.
Quelques publications :
• J.-J. Kupiec, "A probabilist theory for cell differentiation, embryonic mortality, and DNA C-value paradox", Speculations in Science and Technology, 6 (1983), 471–478.
• J.-J. Kupiec, "Gene regulation and DNA C-value paradox: a model based on diffusion of regulatory molecules", Medical Hypotheses, 28 (1989), 7–10.
• J.-J. Kupiec, "A chance-selection model for cell differentiation", Cell Death and Differentiation, 3 (1996), 385–390.
• J.-J. Kupiec, P. Sonigo, Ni Dieu ni gène, pour une autre théorie de l’hérédité, Paris, Seuil, collection "Science ouverte", 2000.
• J.-J. Kupiec, "L’expression aléatoire des gènes", Pour la Science, 342 (2006).
• J.-J. Kupiec, L’Origine des individus, Le Temps des Sciences, Paris, Fayard, 2008 (trad. anglaise The Origin of Individuals, World Scientific, 2009).
• (dir.) J.-J. Kupiec, O. Gandrillon, M. Morange, M. Silberstein, Le hasard au cœur de la cellule. Probabilités, déterminisme, génétique, Paris, Syllepse, 2009.

Michel_Morange

Michel Morange (ENS)

Michel Morange, biologiste moléculaire et historien des sciences, est professeur à l’université Paris-VI et à l’ENS (laboratoire de génétique moléculaire), à Paris. Chercheur au département de biologie de l’Ecole normale supérieure, Michel Morange est spécialiste de la structure, de la fonction et de l’ingénierie des protéines. Ses travaux portent également sur l’ADN et sa structure.

En savoir plus sur le cycle...


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Éthique à l’ENS

5e journée de protohistoire celtique : les Celtes à l’époque de la Tène moyenne

Atelier La recherche philosophique et l’organisation des masters en Europe

Atelier sur la transdisciplinarité

Bergson et Jaurès : Métaphysique, politique et histoire

Bergson professeur

Catastrophe et Récit

CAVOUR L’EUROPEEN et la "révolution diplomatique"

Colloque Éthique et esthétique de la corrida

Colloque Évaluer, dévaluer, réévaluer l’évaluation

Colloque "École 2.0 ?"

Colloque "De Brunschvicg à Bachelard"

Colloque "J’ai tué" : Violence guerrière et fiction

Colloque "Le déni de l’Holocauste" / "Holocauste Denial" Conference

Colloque "Vous avez dit Hopper ?"

Colloque Alain, littérature et philosophie mêlées

Colloque Albert Camus : littérature, morale, philosophie

Colloque Architectures au-delà du mur, Berlin-Varsovie-Moscou, 1989–2006

Colloque Autour de "Logiques des Mondes" d’Alain Badiou

Colloque Cavaillès, Lautman, Canguilhem : le concept, l’être, la vie

Colloque Ceci tuera cela : Autour de Victor Hugo

Colloque Celtes et Gaulois : L’archéologie face à l’histoire

Colloque Continuous Dynamics and Computability

Colloque Daniel Arasse

Colloque De l’imitation dans les musées

Colloque Derrida, la tradition de la philosophie

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Colloque en l’honneur du bicentenaire de la publication de Philosophie zoologique de Lamarck

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Colloque Fonctionnement cérébral et apprentissage

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Colloque Les engagements ontologiques des sciences

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Colloque Littérature et vanité : La trace de l’Ecclésiaste de Montaigne à Beckett

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