La physique, la chimie et les mathématiques ont été associées à l’étude de la structure et de la dynamique des acides nucléiques et des protéines. La quantification et la modélisation sont couramment utilisées en physiologie. Paradoxalement elles ont été largement ignorées au cours du développement de la biologie moléculaire. Mais, comme le soulignait un commentaire qui accompagnait la publication de la première ébauche du génome humain (Nature, vol. 409, du 15 février 2001, page 758-760), l’établissement de la liste des composants, qui a été rendu possible grâce à la biologie moléculaire, sera demain relayé par l’étude des systèmes biologiques.

Et cette étude impliquera différentes disciplines comme les mathématiques, la physique, la chimie et les sciences de l’ingénieur. « Les laboratoires les plus compétitifs seront ceux qui pourront passer facilement de la paillasse aux outils de calcul les plus sophistiqués ».

Ce changement de paradigme est d’autant plus important pour la Génopole de Lille que son thème concerne « les maladies multifactorielles et l’innovation thérapeutique ». Dans les maladies mono géniques, on peut espérer un bénéfice thérapeutique en restaurant la fonction normale du produit du gène altéré. Dans les maladies multifactorielles, lorsque ce sont des réseaux de régulation qui sont impliqués, la manipulation d’un seul de leurs composants donne bien souvent des résultats paradoxaux. La compréhension des mécanismes qui assurent la stabilité de ces réseaux et des perturbations qui les affectent exige une démarche interdisciplinaire.

On peut distinguer trois étapes complémentaires dans cette démarche :

 la description des composants biologiques dans leur contexte cellulaire, à l’aide d’une nouvelle imagerie fonctionnelle qui permet par exemple de mesurer leur activité, leurs changements de conformation ou leurs interactions avec leurs partenaires, et de quantifier ces observations,

 à partir de ces observations dynamiques et des données du transcriptome ou du protéome, la modélisation qui vise à décrire le fonctionnement de ces réseaux de régulation et qui permet de formuler des hypothèses susceptibles d’être éprouvées par l’expérimentation (voir bibliographie),

 la réalisation de réseaux de régulation artificiels (voir bibliographie), la manipulation des composants biologiques par les nanotechnologies, la fabrication de nouveaux circuits on silico qui utilisent les propriétés d’autoassemblage ou de transport de ces composants.

L’ Institut de Recherche Interdisciplinaire (http://www.iri.cnrs.fr) dont la construction sera achevée au premier trimestre 2008 est dédié à l’étude de la structure et de la dynamique des réseaux de régulation dans le cadre des maladies multifactorielles. Il réunira sous un même toit des biologistes, des physiciens et des chimistes, des ingénieurs, des informaticiens et des mathématiciens.

Des programmes incitatifs et coopératifs de recherche auront pour objet de faire converger les efforts des chercheurs appartenant à des disciplines différentes vers un objectif scientifique particulièrement prometteur pour le développement d’approches plus intégrées ou systémiques des pathologies humaines.