Séminaire d'Espitémologie et Biologie Théorique 2011 - 2012 : "Les systèmes complexes vivants"

Organisation :

 

Paul-Antoine Miquel

Université de Nice

& CEPERC, (UMR CNRS 6059), Université de Provence,


Franck Grammont

Equipe Systèmes Dynamiques, Interactions en Physique, Biologie et Chimie. Laboratoire J.A. Dieudonné (UMR CNRS 6621), Université de Nice

& Pôle de Biologie Systémique de Nice.

 

Ce séminaire est rendu possible grâce aux financements du CEPERC (Université de Provence) et du Pôle de Biologie Systémique de Nice.

 

Lieu :

Salle de Conférences du Laboratoire J.A. Dieudonné

Faculté des Sciences de Nice, Parc Valrose

Plan du campus

 

 

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Argument du Séminaire 2011 - 2012 "Les systèmes complexes vivants" :

 

Ces dernières années, les travaux du Séminaire d’Epistémologie & Biologie Théorique de Nice nous ont notamment permis d’explorer toute une variété d’exemples théoriques et d’illustrations concrètes de concepts tels que : évolution, niveaux d’organisation, émergence, autonomie, Vital vs. Physique, etc. et leurs interactions. Nous avons ainsi tenté de caractériser à travers les exposés de nos conférenciers ce que pouvaient être des « Systèmes complexes dynamiques multi-échelles vivants », en insistant notamment sur ce qui les distingue des systèmes plus ‘simplement’ physiques.

Le temps nous semble venu de dépasser les exemples et de tenter d’aborder le concept de système complexe vivant de façon plus frontale et systématique. En effet, bien qu’ancien, ce concept reste aujourd’hui encore trop flou ou spécifique pour être opérationnel et pris au sérieux par nombres de communautés scientifiques, que ce soit en sciences « dures », « molles » ou humaines…

Notre objectif est donc de décloisonner les ressources issues des différentes disciplines s’intéressant aux systèmes complexes vivants pour tenter de : 1. Donner une définition actualisée, transdisciplinaire, de ce que peut être un système complexe vivant ; 2. Montrer les tentatives de formalisations plus logiques et mathématiques de ce concept, qu’elles soient génériques ou plus spécifiques ; et enfin 3. Explorer les outils théoriques et les approches expérimentales développés récemment dans différentes disciplines et qui partent de ce concept de complexité pour caractériser les systèmes vivants dans un cadre concret, moderne et non-réductionniste.

 

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Programme des séminaires 2011 - 2012 :

 

Jeudi 10 Novembre 2011

 

Henri Atlan
(Paris, EHESS)


Complexité biologique et modélisation.

Résumé :

A la suite du siècle de la génétique moléculaire, la biologie connaît actuellement une deuxième révolution, celle de la génomique fonctionnelle, ou post-génomique, ou biocomplexité. Les structures tridimensionnelles des protéines et l’épigénétique, oubliées pendant plusieurs décennies reviennent en force, ainsi que les phénomènes d’auto-organisation négligés au profit d’une forme nouvelle de préformation qui s’exprimait dans l’image simple  d’un “programme” génétique inscrit dans l’ADN d’une cellule initiale. Mais prendre en compte la complexité fonctionnelle des organismes implique l’usage et le développement de techniques diverses de modélisation qui posent elles-mêmes des problèmes difficiles. La sous-détermination des modèles par les observations et la non reproductibilité des observations en sont des exemples d’autant plus importants que les possibilités d’expérimentation sont limitées.

 

 

 

Jeudi 8 Decembre 2011

 

Matteo Mossio

(Paris, IHPST)

 

Contraintes et organisation dans les systèmes biologiques.

Résumé :

En Biologie Théorique, il existe une tradition qui a fortement mis l’accent sur l’idée que l’organisation des systèmes biologiques est intrinsèquement autoréférentielle, c’est-à-dire capable d’autoproduction et d'automaintien (« autopoïèse »). Malgré un intérêt grandissant pour cette tradition, toutefois, les modèles existants restent à l’heure actuelle peu explicites sur la nature précise de l’organisation biologique ainsi conçue et, notamment, sur sa réductibilité (ou non) à d’autres régimes causaux à l’oeuvre dans le domaine physique et chimique.

Dans cette intervention, je proposerai un cadre épistémologique et théorique dans lequel l’organisation biologique est décrite comme l’intégration de deux régimes causaux distincts et interdépendants : un régime *ouvert* de processus thermodynamiques (que les systèmes biologiques partagent avec tous les systèmes dissipatifs physico-chimiques) et un régime *clos* de dépendance mutuelle entre un ensemble de composantes ayant le rôle de contraintes sur ces mêmes processus.

 

 

 

Jeudi 19 Janvier 2012 (ANNULÉ)

 

Miroslav Radman               

(Professeur à la Faculté de Médecine de l’Université R. Descartes Paris 5 et membre de l’Académie des Sciences ; Hôpital Necker)

 

La chimie de l'usure et le vieillissement : pas de fatalité !

Résumé :
Les études des organismes les plus robustes nous ont indiqué ou se situent les fragilités fondamentales biologiques des organismes «normaux», comme le notre: elles sont au niveau des molécules porteuses des fonctions vitales – les protéines, plutôt qu’au niveau de l’ADN. Car, les protéines réparent l’ADN endommagé et pas vice versa. La mort des cellules bactériennes et animales corrèle parfaitement avec la mort des protéines due aux dégâts provoqués par oxydation (corrosion). Les bactéries et animaux ultra robustes doivent leur robustesse à la synthèse des petites molécules - pièges des radicaux d’oxygène qui protègent les protéines (même celles d’espèces fragiles !) contre la corrosion (1).
Ceci nous concerne, car l’oxydation des protéines humaines augmente exponentiellement avec l’âge comme l’incidence des maladies et de la mort. Il nous intrigue que les protéines humaines montrent d’énormes différences dans leur susceptibilité à l’oxydation : la même protéine chez deux personnes, avec une différence minimale, peut montrer une grande différence dans sa susceptibilité à l’oxydation. Est-il possible que notre destin individuel, face aux maladies à l’âge avancée, soit inscrit dans le fameux « polymorphisme humain » - les petites différences interindividuelles dans la séquences de nos protéines, donc dans leur oxydabilité ? Les protéines de Mme Jeanne Calmant étaient-elles quasi inoxydables ? Peut-on protéger nos protéines fragiles contre leur destruction par oxydation ? Si oui, avec quoi ? Avec les molécules pièges des « ultra robustes » ? Et, quelles seraient les conséquences socio-économiques d’une jeunesse prolongée et une longévité saine ? Ces questions ont été aérées dans un ouvrage (2) et le seront au cours de la conférence.

(1) Krisko, A., and M. Radman. 2010. Protein damage and death by radiation in Escherichia coli and Deinococcus radiodurans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107:14373–14377
(2) Miroslav Radman, avec D. Carton, “Au-delà de nos limites biologiques” Le Plon, 2011

 


Jeudi 16 Février 2012

 

Gilles Bernot

(Sophia-Antipolis, I3S)

 

Sur les apports de la logique formelle pour la modélisation des systèmes biologiques
Résumé :
L'informatique donne un sens particulier au mot "formel", qui se situe entre "plus rigoureux que rigoureux" et "reductible à des manipulations mécaniques sur la syntaxe". Cette vision permet d'assister par ordinateur des raisonnements logiques pas nécessairement difficiles mais fastidieux, combinatoires et donc sujets à des erreurs.
Cet exposé, fondé sur une pratique empirique de la modélisation en biologie, a pour but de montrer comment la logique formelle conduit à une méthode originale de modélisation des systèmes complexes en biologie. L'ordinateur y est utilisé comme un assistant pour raisonner sur le système à modéliser plutôt que comme un outil de force brute pour effectuer des simulations. Il peut même assister le fameux "retour paillasse" qui motive en partie la modélisation en biologie.
Suivant cette approche, les propriétés logiques que doit satisfaire un "bon" modèle sont au moins aussi importantes que la structure du modèle ou les équations qui régissent sa dynamique. Pire : après tout qu'importe de connaître précisément la structure et les équations si l'on peut caractériser l'ensemble des modèles qui satisfont les propriétés pertinentes ?

 

Jeudi 8 Mars 2012

 

Pascal Barbry

(Sophia-Antipolis, IPMC)

 

Qu'est-ce que la Vie ? (1947-2012)

 Résumé :

La biologie du XXIème siècle repositionne l’individu dans une relation plus forte à son environnement :

- l’homme, appréhendé comme écosystème, abrite dans sa flore intestinale davantage de gènes étrangers que de gènes propres dont il dépend pour survivre ;
- la transmission horizontale de l’information génétique transforme en rhizome l’arbre darwinien de la vie ;
- la symbiose à l'oeuvre dans l'architecture des organelles cellulaires (mitochondries, cils,…);
- l’ARN (f)acteur : jusqu'où remettre en cause les dogmes de la biologie moléculaire ?
- Des microARN comme vecteurs d’échanges entre êtres vivants.

Un dernier item pourrait même être : génomique, protéomique, lipidomique, glycomique, métabolomique,... : à quand « l'éthomique » ?