La biologie des systèmes est fille de l'ère génomique qui a été inaugurée avec les premiers séquençages de l'ADN vers 1970, ainsi qu'avec
le développement de la bioinformatique et la création de banques de données. Elle est le fleuron de l'ère post-génomique qui a débuté en avril 2003 lorsque la première séquence du génome humain a
été obtenue (voir l'article sur ce blog: Le patrimoine de l'humanité. Le génome humain et les droits de l'homme).
La biologie des systèmes utilise une approche interdisciplinaire afin de comprendre des systèmes biologiques complexes. Elle ne se
résume pas, comme certains l'imaginent parfois, à tort, à une compilation de données hétérogènes. Elle s'intéresse également et principalement à l'étude des réseaux d'interactions biologiques en
vue de parvenir à leur modélisation mathématique.
Elle combine l'approche expérimentale et l'approche théorique dans laquelle les mathématiques ont le rôle central.
Dans un premier temps, afin de comprendre le fonctionnement d'un réseau d'interactions biologiques, une approche expérimentale est déterminée qui prend en compte l'ensemble des connaissances expérimentales et théoriques dont on dispose à différents niveaux hiérarchiques des systèmes biologiques. Les données sont intégrées sous la forme d'un modèle mathématique censé décrire le fonctionnement du système biologique.
Dans un deuxième temps on réalise l'expérimentation dans des conditions
permettant d'effectuer des comparaisons, par exemple en utilisant sujet sain et sujet malade, ou bien une souris normale et une souris knock-out ou knock-in... Dans ces conditions volontairement
hétérogènes, il est peu vraisemblable que les résultats obtenus, dès la première expérimentation, soient conformes aux prévisions du modèle mathématique de départ. Les hypothèses de travail
seront alors modifiées jusqu'à ce que modèle mathématique théorique et résultats expérimentaux soient concordants.
La biologie des systèmes doit donc permettre de comprendre comment les différentes parties d'un organisme animal ou végétal fonctionnent et interagissent entre elles.
Aujourd'hui les données issues de l'ère post-génomique sont produites en très grande quantité et sont particulièrement hétérogènes. Avec le progrès des nanotechnologies, les données sont produites de plus en plus rapidement et le traitement informatique devient plus complexe.
Des concepts nouveaux ,désignés par des noms nouveaux,sont venus enrichir le vocabulaire de la biologie. C'est ainsi que sont apparus successivement:
Le transcriptome, qui désigne l'ensemble des ARN messagers transcrits à partir d'un génome, et la transcriptomique qui est l'étude de ces ARN.
Le protéome qui est l'ensemble des protéines traduites à partir du génome et la protéomique qui permet d'analyser des ensembles de protéines (rôle, structure, localisation, interactions).
Le métabolome qui désigne l’ensemble des produits issus des réactions métaboliques induites par les protéines dans une cellule, un tissu, un organe ou un organisme.
L’interactome, qui est l'ensemble des interactions protéines-protéines et protéines-ADN.
Le régulome, régulation du fonctionnement des gènes au cours du développement et de la différenciation.
Le développement de la biologie des systèmes, discipline en plein essor, a permis d'ouvrir de nouvelles perspectives notamment dans le champ des applications médicales potentielles. C'est ainsi qu'est née la biologie synthétique et celle-ci, ainsi que je l'écrivais dans mon article précédent (La biologie synthétique: nouveau champ de recherche émergent), "... ne se contentera pas d'expliquer ou de reproduire le comportement des systèmes biolgiques naturels, mais (elle) participera plutôt à la construction, la synthèse de nouveaux systèmes biologiques."
Aujourd'hui, dans les grands instituts de recherche, on peut noter que la réflexion bioéthique se développe, chez la plupart des scientifiques impliqués, en parallèle avec l'élargissement du champ des connaissances et des avancées technologiques.
Une des caractéristiques principales des sciences du vivant du XXIe siècle, c'est l'utilisation d'une approche
interdisciplinaire.
Biologie, physique, mathématiques, chimie et informatique sont sollicitées pour répondre à des questions complexes. De nouveaux instruments et
de nouvelles approches technologiques sont utilisés qui peuvent bénéficier, en retour, de l'avancement des connaissances fondamentales. Ainsi, par exemple, l'informatique s'enrichit de la
connaissance des réseaux neuronaux ou encore des études sur l'ADN...
On ne peut que souhaiter que le public soit suffisamment informé des risques et des enjeux pour participer pleinement à la réflexion et au débat concernant la bioéthique et la législation qui lui sera associée.
/fdata%2F1375032%2Favatar-blog-1014379806-tmpphpas1osc.jpeg){kind=avatar}