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Société Francophone de Biologie Théorique French-speaking Society for Theoretical Biology |
En cette année 2001, le Séminaire annuel de la Société Française de Biologie Théorique est organisé de manière exceptionnelle dans un lieu prestigieux, la Grande Galerie de l'Évolution au Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris. Ce Séminaire sera exceptionnel non seulement par le lieu mais aussi par sa nature. Le thème central de ce Séminaire portera sur la Biologie Intégrative qui prend aujourd'hui une dimension nouvelle face aux limites reconnues de l'accumulation massive de données résultant entre autre du séquençage du génome. Cette phase d'analyse devra être suivie impérativement d'une phase de synthèse et d'intégration.
La biologie n’est pas une discipline unifiée, et ses subdivisions reflètent, entre autres, l’existence de ce que l’on appelle les niveaux d’organisation — molécules (biochimie, biologie moléculaire), cellules (biologie cellulaire), tissus et organes (physiologie — animale ou végétale), organismes (immunologie, biologie — animale ou végétale), et groupements d’organismes (écologie, dynamique et génétique des populations etc.). Ces subdivisions, qui se réfèrent aussi à des méthodes d’étude propres, et à un vocabulaire spécialisé, paraissent d’autant plus "naturelles" qu’elles sont la base de l’enseignement. Pourtant, que de problèmes dès que l’on cherche à comprendre le passage d’un niveau à l’autre, (quand ce n’est pas même la définition précise d’un niveau). Est-il réellement possible de penser chaque niveau de façon isolée, sans préciser ses rapports avec les niveaux qui "l’encadrent" ? Si non, comment penser ces rapports ? La biologie, depuis sa naissance, est divisée en "courants de pensée" qui s’affrontent précisément sur ces thèmes. Ces courants s’organisent entre deux pôles extrêmes qui sont, d’une part, l’attitude réductionnistes qui, dans sa variante la plus "dure", voit le niveau supérieur comme la somme des éléments du niveau inférieur et assigne donc à la science l’analyse exhaustive de ces éléments ; et l’attitude globaliste (holiste), qui considère les niveaux comme totalement indépendants (du moins du niveau inférieur), un niveau supérieur ne pouvant pas plus s’expliquer à partir de ses éléments qu’un tourbillon d’eau ne peut s’expliquer avec les lois de la mécanique quantique ; ce courant assigne donc à la science l’étude exclusive des lois spécifiques de chaque niveau. Ce conflit porte donc sur la place respective du local et du global à chaque niveau. L’antagonisme entre ces deux courants est actuellement en train d’être dépassé par des attitudes qui en cherchent la complémentarité, ce qui est devenu possible en partie grâce à des méthodes nouvelles de modélisation, à des concepts nouveaux, et à un travail largement interdisciplinaire entre biologistes, (bio)physiciens et (bio)mathématiciens. Le terme de biologie intégrative reflète cette tendance. Tels sont à notre sens les enjeux.
Le Séminaire 2001 de la Société Française de Biologie Théorique est organisé sous forme de plusieurs sessions toutes centrées sur la Biologie Intégrative mais aux différents niveaux des systèmes biologiques. La liste des sessions est présentée ci-dessous. Chaque session a été organisée par un ou plusieurs de nos membres qui ont invité des personnalités à donner des conférences d'intérêt général sur le thème correspondant. Chacune d'elle sera complétée en intégrant des exposés des participants portant sur cette thématique. Une place importante sera également réservée aux communications libres et affichées.
Comme chaque année, les jeunes chercheurs en thèse sont invités à participer à ce Séminaire et à présenter leur candidature au Prix Pierre Delattre qui sera décerné à la meilleure communication d'un jeune chercheur de ce Séminaire.
Les communications orales et affichées seront publiées comme précédémment dans un numéro spécial de la revue Acta Biotheoretica, après une procédure usuelle de relecture des articles soumis.
"What is Life ?"
Michel Thellier - Membre de l'Académie des Sciences
1- Niveau moléculaire et niveau cellulaire
Organisé par Janine Guespin2- Niveau cellulaire et niveau tissulaireL'étude du passage du niveau moléculaire au niveau cellulaire et l'influence du niveau cellulaire sur l'organisation et la constitution du niveau moléculaire nécessitent des approches multiples requérant des modélisations mathématiques ou physico-chimiques qu'il est hors de question de présenter de façon tant soit peu exhaustive. Notre parti pris est de donner des "coups de projecteur" sur quelques problématiques importantes mais souvent sous-estimées.
Conférencier invité : Jacques Ricard "Niveaux d'organisation, complexité et information biologique"
Autres conférenciers :
- Camille Ripoll : les ions dans l'intégration cellulaire
- Nicolas le Novère : l'appareil chimiotactique bactérien. Modélisation structurale du "nez" de la bactérie en une assemblée supra-moléculaire
- Victor Norris : Hyperstructures bactériennes
- François Kepes : L'appareil de Golgi comme modèle de flux membranaire
- Véronique Laretta Garde : Assemblages supramoléculaires et catalyse enzymatique
Organisateurs : Philippe Tracqui et Alain Bardou3- Tissu-organe-organismeLa cellule est bien évidemment au centre des interactions entre niveaux moléculaire et tissulaire, Dans ce domaine d'étude immense, les travaux de recherche de ces dernières années ont largement mis en avant le rôle central des voies de signalisation mécanique, ou mécanotransduction, dans ce dialogue multi-niveaux. Des conférences invitées permettront de cerner certains aspects de ces interactions, aussi bien sur le plan expérimental (apparition de structures cellulaires spatialement organisées) que théorique, avec une discussion autour des modèles récents de tenségrité proposés pour rendre compte de l'activité mécanique cellulaire. Des organisations spatiales spécifiques résultent également de l'activité électrique des cellules et des propriétés associées d'excitabilité des tissus, comme le muscle cardiaque. Les conférences proposées associeront les études théoriques et expérimentales de ces phénomènes de propagation.
Conférenciers invités :
- Daniel Isabey, "Modèles de Tensegrité : Approches expérimentales par magnétocytométrie"
- Bruno Vailhé, "Facteurs critiques de la morphogenèse capillaire : exemple des modèles bi-dimensionnels d'angiogenèse in vitro."
Organisateur : S. Randall Thomas4- Gène-régulation-homéostasieL'organisme est un ensemble dont tous les composants ont une mission commune : le bien être de l'organisme (ou parfois la survie de la majorité d'entre eux). S'il est vrai que le tout peut forcément être expliqué en termes des caractéristiques des composants (via les lois de la physique et de la chimie), il est vrai aussi que les caractéristiques des composants et leurs modes d'interaction ont été sélectionnés, de par l'histoire phylogénétique de l'organisme, pour leur compatibilité avec cette mission commune. Si on garde à l'esprit cette dépendance en double-sens à travers plusieurs niveaux d'organisation, on voit que l'on doit essayer non seulement d'expliquer les grandes fonctions "en termes des petites", mais aussi l'inverse.
Conférenciers invités :
La session intégrera également d'autres exposés soumis par les participants du Séminaire sur le thème ci-dessus .
- John Stewart : "Genetics, Disease, and Biology"
- Alfredo Hernandez : "Caractérisation des anomalies électriques cardiaques en temps réel pour la décision thérapeutique."
Organisateurs : Robert Costalat, Jean-Pierre Mazat, Marcelline Kaufman5. Changements de niveaux en Ecologie : de l'individu, à la population à l'écosystème.Au moment où l'on publie les résultats du séquençage du génome humain, il apparaît clairement qu'il est impossible, dans un très grand nombre de cas, d'établir une correspondance simple qui associerait à chaque gène une fonction clairement identifiée. Les régulations physiologiques font intervenir de nombreuses boucles à différents niveaux d'organisation, et la plupart des maladies à l'origine des grands problèmes de santé publique apparaissent comme multifactorielles. Ainsi, la période "post-génomique" devra largement faire appel à l'étude des régulations, du niveau moléculaire à celui de l'organisme, et en particulier au concept d'homéostasie qui méritera d'être revisité et approfondi. La biologie théorique est susceptible de jouer un grand rôle en apportant un cadre descriptif et explicatif aux approches expérimentales intégrées. Le but de cette session est de faire un bilan des plus récentes avancées dans ce domaine, qui font appel notamment à la théorie des systèmes dynamiques, à la cinétique logique et à la théorie du contrôle métabolique.
Conférenciers invités :
- Denis Thieffrey : "Analyse logique du reseau des gènes gap et de son role dans l'établissement du patron antéro-postérieur au cours du développement de la drosophile"
- Albert Goldbeter : "Modélisation du mécanisme moléculaire des rythmes circadiens"
- Michel Laurent "Dynamique de déclenchement et de propagation des maladies à prions"
- David Fell : "Le petit monde du metabolisme"
- Julie Fiévet : "Implications génétiques de la variabilité des concentrations d'enzymes d'une chaîne métabolique : exemple du flux glycolytique chez la levure."
Organisateurs : Pierre Auger et Jean-Christophe PoggialeUn des problèmes importants de la modélisation des systèmes écologiques concerne le changement de niveaux d'organisation. En effet, les systèmes écologiques sont composés de différents niveaux d'organisation, à l'échelle de l'individu, de la population, de la communauté et de l'écosystème. Il existe des familles de modèles mathématiques décrivant la dynamique à chacun de ces niveaux. Ces modèles décrivent les processus se déroulant à un niveau particulier en utilisant des variables qui sont pertinentes à l'échelle correspondante. Cependant, dans de nombreux cas, la dynamique dans un niveau particulier peut influencer fortement la dynamique dans un autre niveau. Par exemple, les tactiques sélectionnées par les individus peuvent avoir des effets importants sur la stabilité et la dynamique des populations et des communautés. Il importe donc de construire des modèles couplant les dynamiques de plusieurs niveaux d'organisation. Ce problème est lié à celui du changement de niveau d'organisation, lorsqu'il s'agit de passer d'un niveau plus "microscopique" à un niveau plus "macroscopique" et inversement. La session présentera des méthodes mathématiques nouvelles pour l'étude des changements de niveaux d'organisation (champs lent-rapide, méthode d'agrégation de variables) ainsi que des exemples de dynamique de systèmes écologiques où ces méthodes ont été mises en oeuvre.
Conférenciers invités préssentis :
La session intégrera également d'autres exposés soumis par les particpants du Séminaire sur le thème ci-dessus .
- Bas Kooijman : "Quantitative aspects of the evolution of endosymbiosis"
- Rafael Bravo de la Parra (agrégation de variables en dynamique de populations)
- Mohammed Khaladhi: "Conditions explicites d'ESS (Evolutionary Stable Strategies) pour modeles de dispersion des individus".
- Jean M. Thiery : "Comparaison de modèles de paysages: modèles discrets et modèles continus de végétations alignées en bandes"
"Modelling Virtual Brain Tumours: Enhancing the Reality of Medical Imaging and Highlighting the Inadequacies of Surgery and Radiation Therapies"
James D. Murray - Membre de l'Académie des Sciences
Société Française de Biologie
Théorique
Siège social : Laboratoire IMAG, Grenoble
Président : Pierre Auger - Université
Claude Bernard Lyon 1
Vice-Président : Jean-Pierre Mazat - Université de Bordeaux 2
Trésorier : Pierre Baconnier - Faculté
de Médecine de Grenoble
Secrétaire : S. Randall Thomas - Faculté
de Médecine Necker-Enfants Malades, Paris
srthomas(o)necker.fr
Thank you to S. Randall Thomas for his efficient management of this Conference site.
