Biologie des systèmes

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La biologie des systèmes (ou biologie systémique) est un domaine académique qui cherche à intégrer différents niveaux d'informations pour comprendre comment fonctionnent des systèmes biologiques. En étudiant les relations et les interactions entre différentes parties du système biologique (organites, cellules, systèmes physiologiques, réseaux de gènes et de protéines permettant la communication des cellules), le chercheur tente de découvrir un modèle de fonctionnement de la totalité du système.

La biologie des systèmes commence avec l'étude des gènes et des protéines d'un organisme, en utilisant la technique HTS (high-throughput screening, criblage à haut débit) pour quantifier les changements dans le génome, le transcriptome, le protéome et le métabolome en réponse à une perturbation donnée. Cette technique consiste à effectuer de manière automatique des centaines de fois la même opération, en pharmacologie par exemple, pour trouver une molécule qui convient. L'analyse à haut débit du transcriptome s'effectue à l'aide de puces à ADN. Pour détecter les différentes protéines, on utilise par exemple la HTS avec la spectrométrie de masse.

Disciplines associées[modifier | modifier le code]

  • Biologie des systèmes du cancer est une application importante dans l'approche de la biologie des systèmes, elle se distingue par la caractérisation moléculaires des tumeurs (tumorigenèse et le traitement des cancers). En effet, les mutations de l'ADN et l'expression des gènes participent à la progression tumorale, elles sont importantes pour mieux comprendre la biologie du cancer ainsi que les choix thérapeutiques envisagés. L'étude du système tumoral à différentes échelles (ADN, ARN, protéines, réseaux, cellules, organes, individu...) et de manière dynamique, propose un modèle qui s'appuie sur des interactions connues entre les composants du système.

De nouvelles technologies d'investigation moléculaire et subcellulaire systémique ont permis d'évoluer grandement les recherches contre le cancer. Pour mieux comprendre le cycle de vie des cellules cancéreuses, des données spécifiques sont relevées (données à haut débit afin de caractériser particulièrement le génome des cellules tumorales sur des échantillons de patients cancéreux), ainsi que des outils (lignées de cellules cancéreuses immortelles, modèles de la tumorigenèse sur souris, modèles de xénogreffe, séquençage de nouvelle génération, siRNA, modélisation des conséquences de mutations somatiques et de l'instabilité du génome). Ces technologies créent des masses considérables de données, par exemple les puces à ADN (2 millions de mesures par puce), le phénotypage cellulaire massif et par imagerie, ou le séquençage de nouvelle génération (une dizaine de Gigabases et quelques centaines de millions de séquences par expérience). Les modèles construits sont ensuite utilisés pour prédire l'évolution tumorale et mettre en évidence les perturbations appliquer (prise du traitement) au système pour lui faire adopter le comportement désiré (arrêter la prolifération cellulaire).

L'objectif à long terme de la biologie des systèmes du cancer est de mieux diagnostiquer le cancer, le classer et mieux prédire le résultat d'un traitement proposé, afin d'anticiper un modèle personnalisé dans la médecine du cancer et d'imaginer sa progression chez un patient.

Bibliographique[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

  • Écrin et Magali Roux, Biologie systémique, Omniscience, 2007.

Voir aussi[modifier | modifier le code]