Les cellules face 脿 l鈥檌ncertitude
La th茅orie des probabilit茅s permettrait d鈥檈xpliquer le comportement des cellules
Des chercheurs de l鈥橴niversit茅 平特五不中 ont d茅couvert que les cellules r茅agissent 脿 l鈥櫭﹙olution constante de leur environnement d'une fa莽on similaire 脿 celle 茅tablie par l'approche math茅matique optimale correspondante. Ils ont utilis茅 la r猫gle de Bayes, r茅sultat de la th茅orie des probabilit茅s. Ces r茅sultats ont 茅t茅 publi茅s dans le num茅ro du 9 avril du PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
芦 Il y a quelques ann茅es, on voyait la mod茅lisation math茅matique d鈥檜n 艙il sceptique, car il 茅tait tr猫s difficile de tester certaines pr茅dictions 禄, explique Peter Swain, professeur adjoint du D茅partement de physiologie et titulaire d鈥檜ne Chaire de recherche du Canada en biologie des syst猫mes. De nos jours, ajoute-t-il, 芦 la biologie conna卯t une renaissance, car de plus en plus de chercheurs examinent la cellule 脿 l鈥檃ide de sch茅mas d茅riv茅s de l鈥檌ng茅nierie et de l鈥檌nformatique 禄.
L鈥櫭﹖ude s鈥檈st d茅roul茅e au Centre de dynamique non lin茅aire en physiologie et m茅decine de 平特五不中 (CND), avec la participation d鈥橢ric Libby, doctorant au CND et auteur principal de l鈥檃rticle, de Ted Perkins, professeur adjoint 脿 l鈥櫭塩ole d鈥檌nformatique, et de Peter Swain, qui ont simul茅 les donn茅es du m茅canisme de r茅action biochimique d鈥檜ne souche de bact茅ries E. coli. 芦 Le mod猫le math茅matique id茅al et la simulation concordaient parfaitement avec la r猫gle de Bayes 禄, explique M. Swain. Le groupe de g猫nes et de prot茅ines qui ont r茅agi aux conditions environnementales changeantes a servi de module d鈥檌nf茅rence bay茅sienne, lequel prend des donn茅es marqu茅es par le bruit et l鈥檌ncertain et en interpr猫te la signification pour la cellule. Il existe plusieurs sch茅mas connus d'inf茅rence en math茅matique. Cette 茅tude sugg猫re que les cellules ont pu 茅voluer de telle fa莽on 脿 int茅grer les capacit茅s de prise de d茅cision les plus efficaces dans leurs voies biochimiques.
La survie n茅cessite des r茅actions cellulaires rapides et pr茅cises aux signaux. Quand on pressent un danger, le corps peut d茅tecter si le signal est r茅el et d茅clencher une production imm茅diate d鈥檃dr茅naline. Toutefois, il est difficile de mod茅liser les effets d鈥檜n signal sur une partie d鈥檜ne cellule, m锚me en l鈥檌solant des tissus et organes du corps. 芦 Dans plusieurs cas, on ne sait pas comment les m茅dicaments fonctionnent ou ce qu'ils ciblent pr茅cis茅ment dans la cellule 禄, explique M. Swain. D鈥檃pr猫s lui, une 茅tude plus pouss茅e des modules d鈥檌nf茅rence pourrait aider 脿 mod茅liser un comportement cellulaire plus complexe, permettant 茅ventuellement l鈥檌nformatisation des exp茅riences et des essais sur les m茅dicaments.
Cette 茅tude a 茅t茅 financ茅e par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en g茅nie (CRSNG) et par le R茅seau des math茅matiques des technologies de l'information et des syst猫mes complexes (MaTISC), un r茅seau national de centres d鈥檈xcellence.