L'objectif de cet Institut est de créer des modèles afin de prédire et améliorer le comportement des systèmes vivants (plantes, bactéries)

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Dévoiler la complexité du vivant et du monde qui nous entoure

La modélisation du Vivant

Le projet d'Institut de Modélisation des Systèmes du Vivant consiste d’abord à fédérer toutes les personnes travaillant, au sein de l’Université Paris-Saclay, autour de la modélisation des systèmes vivants sur la base de l’interdisciplinarité entre biologie, bio-informatique, mathématique, physique.

Le but est de créer, à moyen terme, un Institut de modélisation des systèmes vivants (IMSV) au sein de l’Université Paris-Saclay. Les moyens seront consacrés en priorité à la réalisation d’un nombre réduit de programmes interdisciplinaires contribuant à progresser sur les questions relatives à la modélisation de la cellule et à la modélisation des organismes.

Représenter et simuler les phénomènes du vivant

Le Vivant est un système complexe. Il ne se réduit pas à la somme d’une multitude d’éléments constitutifs hétérogènes (gènes, cellules, bactéries…) mais tire sa complexité des interactions entre ces éléments dans la réalisation d’une fonction biologique.

Par ailleurs, les systèmes biologiques évoluent avec le temps et sont caractérisés par une grande variabilité. L’objet d’étude n’est donc jamais parfaitement défini, ni parfaitement reproductible. D’autre part, il existe peu de « lois » en biologie et beaucoup d’exceptions. L’enjeu actuel est donc de parvenir à intégrer des masses considérables de données à la fois complémentaires (intégration dite horizontale) et chevauchantes (intégration dite verticale) pour bâtir des modèles, représenter et simuler des phénomènes biologiques à toutes les échelles du vivant.

Les objectifs de ces recherches transdisciplinaires s’expriment à la fois dans le domaine de la santé humaine et dans celui de l’alimentation de la population mondiale.

  • Dans le premier cas, il s’agit par exemple de parvenir à établir des modèles de fonctionnement des bactéries qui nous protègent ou nous exposent à certaines pathologies.
  • Dans le second, une meilleure compréhension de la biologie des plantes contribuerait à améliorer par exemple les prédictions des impacts des changements climatiques.

Les atouts IMSV

Santé, agriculture, alimentation, environnement, tous les domaines de recherche liés au Vivant sont concernés par la modélisation.

Le projet ISMV a été conçu pour mobiliser et installer une dynamique entre les mathématiciens, les informaticiens et les biologistes issues de meilleures équipes locales.

  • Un large éventail de communautés en biologie, chimie, science de l’information, mathématiques afin de réaliser l’intégration des connaissances produites à tous les niveaux de l’organisation de la vie, à des fins prédictives.
  • Une large gamme d’applications : agriculture, thérapeutique des systèmes vivants (plantes, animaux, humains), sciences de l’environnement ;
  • Un ensemble de 88 équipes de recherche au sein des établissements de l’Université Paris-Saclay.

La réalisation en 2010 d’une cellule artificielle met la modélisation et l’ingénierie du vivant au cœur des bouleversements du 21e siècle. Face à de tels défis, les recherches menées à IMSV bénéficieront aussi des projets structurants de l’université : les laboratoires BASC (écosystèmes), Digicosme (sciences et technologies de l’information), Hadamard (mathématiques), Lasips (sciences de l’ingénieur), Lermit (pharmacologie) et SPS (science des plantes) ou encore l’I2BC (biologie cellulaire).

 

Mémento

Le défi d’une meilleure compréhension de la biologie des plantes est majeur. Il recouvre des problématiques essentielles comme celle de l’alimentation ou l’environnement. La population mondiale toujours plus nombreuse, dans un contexte climatique incertain et l’impact sur l’agriculture et sur l’environnement se montre aussi de plus en plus gourmande en énergie, imposant une transition énergétique. Celle-ci dépendra également de la création de variétés de plantes améliorées. Dans ce contexte, la priorité est d’améliorer les prédictions de l’impact des changements climatiques sur l’agriculture et plus généralement sur l’environnement. Cela doit aussi permettre de définir des pratiques plus respectueuses de l’environnement et compatible avec un développement durable. Il s’agit bien ici d’identifier la nature des contraintes, des éléments et des mécanismes biologiques qui organisent à organiser la réponse de la plante à l’ensemble des contraintes environnementales.