Le Conseil européen de la recherche finance un projet de modélisation biologique à l’Université libre de Berlin

 

Le mathématicien Frank Noé de l’Université libre de Berlin (FUB) a obtenu une subvention du Conseil européen de la recherche (CER) pour le démarrage de son projet intitulé « pcCell », ou « Propriétés physico-chimiques du traitement de l’information cellulaire », dans lequel le principe de l’assemblage dynamique entre cellules sera étudié et modélisé. Une équipe interdisciplinaire de scientifiques y combinera des méthodes issues des mathématiques, de la physique et de l’informatique pour trouver de nouvelles explications au développement des processus à la base de la vie.

Un exemple de ces processus dynamiques est la transmission d’informations entre cellules nerveuses : ces cellules, en l’occurence les synapses, se connectent entre elles chimiquement et peuvent se transférer jusqu’à 1.000 impulsions par seconde, bien que le mécanisme de transmission du signal soit complexe : les vésicules viennent fusionner avec la membrane de la cellule émettrice, puis vident leur neurotransmetteur dans l’espace créé entre les cellules nerveuses au moment où celui-ci est reconnu par la cellule receveuse. Afin d’être prêt pour le prochain signal, la cellule émettrice doit alors recréer la vésicule fusionnée et la recharger d’un nouveau neurotransmetteur. Une telle action nécessite une interaction complexe et précise de centaines de molécules, notamment les protéines qui doivent se reconnaître et travailler ensemble, dans le bon ordre et la séquence appropriée.

Frank Noé et son équipe berlinoise, dans leur projet « pcCell », sont à la recherche des processus de reconnaissance et d’interaction utilisés par ces molécules pour interagir. La notion classique de cette assemblage dynamique remonte à Robert Brown, botaniste écossais du 18e siècle, qui avait étudié les mouvements du pollen flottant sur l’eau et a observé leur diffusion aléatoire mais constante, dite « mouvement brownien ». Dans cette vision théorique de la diffusion, les cellules vivantes à la recherche d’interactions (comme les protéines) restent constamment en mouvement ordonné afin de trouver la cellule complémentaire pour interagir et échanger de l’information avec elle. Dans le projet financé par le CER, c’est justement ce principe d’ordonnance dynamique qui est examiné. Les chercheurs veulent modéliser la façon dont les cellules se diffusent de manière apparemment libre tout en venant trouver leur corollaire chimique dans l’interaction, « à la manière de deux individus dans une foule qui se connaissent, vont et viennent librement tout en s’observant de loin et se rencontrant au moment opportun pour interagir », explique Frank Noé.

Le chercheur et son équipe émettent l’hypothèse que ces partenariats entre molécules sont la norme et rendent l’échange d’informations entre cellules si efficace que la vie humaine et la pensée sont rendues possibles. Mais ces partenariats distants sont extrêmement difficiles à détecter, du fait que plusieurs molécules doivent être identifiées en même temps et à très haute résolution, et qu’aucun microscope existant n’est assez puissant pour cela. Par conséquent, les chercheurs combineront de nouvelles techniques de mesure et des simulations informatiques issues de l’écologie des populations pour enquêter sur les partenariats moléculaires.

 

 

Sources :

« Mathematiker der Freien Universität erhält hochdotierten Förderpreis », dépêche idw, communiqué de presse de l’Université libre de Berlin – 15/08/2012 – http://idw-online.de/pages/en/news491993

 

Rédacteurs :

Charles Collet, charles.collet@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr