Traitement de l'information chez les organismes vivants

ou comment les gènes sont régulés dans les cellules vivantes ; comment les physiciens peuvent (pourraient) contribuer à leurs compréhension en utilisant leurs outils théoriques (les équations différentielles, les processus stochastiques, la topologie,...) numériques (décrypter l'information contenu dans des tera-octets de fichiers) et expérimentaux ( optiques, sciences des polymères, microfluidique, application des forces faibles ...) ; pourquoi il faut bien manger sa soupe (bien comprendre ses leçons de physique, chimie et mathématiques) pour pouvoir participer à cette aventure.

● Il existe des similitudes frappantes entre le fonctionnement d'un ordinateur et celle d'une cellule vivante.

50 cm 0.00050 cm

● Dans un ordinateur : – L'information est stockée sous formes de bits (0 et 1)

sur un disque dûr.– L'information est organisée sous formes de modules

appelés programmes, sous-programmes, données, librairies,...

– Chaque module est connu du système d'exploitation (Windows, MacOS, Linux,...) par sa position sur le disque dûr et sa taille.

● Dans une cellule : – L'information est stockée sous formes de bases

(A,T,C,G) sur un chromosome.– L'information est organisée sous formes de modules

appelés gènes (qui contiennent la recette pour fabriquer des protéines)

● Exemples de schéma d'interaction entre gènes.

● Exemples rééls d'interaction entre gènes.

● Mais comment peut on analyser des schémas d'interaction aussi compliqués ?

Le physicien a un rôle à jouer !

1.Comme pour les circuits électronique, il faut essayer de découper en sous-module

1. Décomposer en circuits simples (oscillateurs, mémoire, bistable, ...)

2. Comprendre la topologie générale des réseaux génétiques : de l'analogique au digital.

– Résister aux ou utiliser les fluctuations.– Permettre la modularité.– Robustesse.

Développer d'autres approches que les équations différentielles : les équations booleans, la logique flou, ...

Lac Operon : Un bi-stable qui résiste suffisemment aux fluctuations, mais qui laisse de la place pour l'individualité non génétique.

Comment on mesure le fonctionnement des gènes ?

Les puces d'ADN.

Chaque pixel correspond à un gène.Si il est allumé, le gène est actif.

● Comment on fabrique les puces d'ADN ? La technologie des masques et gravure issue du

monde de silicium. La microfluidique. Les polymères conducteurs.

● Comment on les lit ? Fluorescence (actuellement). Résonnace des Plasmons de Surface (bientôt ?).

● Comment ont traite les tera-octets de données qu'on gènère avec les puces d'ADN ?

la Bio-informatique.