Biologie systémique

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Le terme « système » vient du grec sustêma qui signifie ensemble. Un système est un ensemble d’entités interagissant ou interdépendantes, abstraites ou concrè- tes, dont l’union forme un tout. En biologie, une certaine confusion règne autour de cette définition car l’échelle d’étude d’un système peut luivaloir ou non l’appellation « système » selon l’opinion de celui qui le considère. En fait, il n’y a pas de limite théorique à la taille d’un système : libre à chacun de définir les bornes le délimitant de son environnement. Ainsi, un facteur de transcription régulant sa propre expression constitue un système, de la même façon que l’ensemble des molécules d’une cellule, l’ensemble des cellules d’un organisme, ou encore l’ensemble des individus d’une population. Différents systèmes peuvent être étudiés à partir des mêmes entités si l’on considère un type d’interaction plutôt qu’un autre. La population d’une ville peut être vue soit comme un ensemble d’individus partageant des relations économiques, des engagements matrimoniaux ou encore des maladies contagieuses, soit comme trois systè- mes distincts. Un système peut aussi intégrer des composants hétérogè- nes, tel un écosystème comprenant à la fois des proies, des prédateurs et des ressources naturelles. Enfin, des composants et des interactions de natures différentes et traversant plusieurs échelles peuvent former un système unique. Bref historique: Les origines de la biologie systémique remontent aux années 1950, lorsque C. H. Waddington établit le concept de « paysage épigénétique ». Il imagine les cellules passer d’un état de différenciation à l’autre en suivant un trajet dicté par la forme d’un paysage constitué de monts et de vallées (Figure 1B, panneau supérieur), paysage lui-même créé par les interactions entre gènes (les « piliers » du panneau inférieur de la Figure 1B). Cette vision de la cellule comme système évoluant d’état en état s’inspire des travaux de M. Delbrück, F. Jacob et J. Monod qui, après la Seconde Guerre mondiale, introduisent la notion de système en biochimie, comme un mécanisme susceptible d’expliquer le mystère de la différenciation : comment des cellules au génome identique peuvent-elles exprimer des formes et des propriétés aussi différentes que celles d’un lymphocyte et d’un myocarde ? Ils proposent de voir les enzymes et leurs substrats comme les composants de circuits dynamiques, dont les exemples les plus simples sont les boucles de rétroaction négatives et positives. Dans le cas d’une boucle négative, l’augmentation du niveau d’un élément entraîne la diminution de son taux de production, ce qui a pour résultat une stabilisation de sa production et de son abondance, à la manière d’un thermostat. Une boucle positive en revanche a l’effet inverse, et donne lieu à deux scénarios opposés : si la boucle est enclenchée, l’élément encourage sa propre production, sinon il n’est pas produit. Ce type de circuits moléculaires et d’autres plus complexes ont depuis été très étudiés théoriquement, notamment par R. Thomas et ses collègues. La réalité de ces systèmes a été démontrée expérimentalement dès la fin des années 1950 avec l’exemple de l’opéron lactose inductible de A. Novick et M. Weiner chez la bactérie E. coli, puis à de multiples reprises au cours des cinquante dernières années, ce qui a permis à la biologie systémique de s’affirmer aujourd’hui comme discipline à part entière. ....................................................................... .......................................................................

Biologie systémique - Historique (+)

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Bibliographie

Pour citer cette page: (systémique)

ABROUGUI, M & al, 2018. Biologie systémique. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Biologie_syst%C3%A9mique>, consulté le 3, décembre, 2024

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