Contrôler et exploiter la stochasticité dans les réseaux de régulation génétique

La précision avec laquelle les cellules suivent les programmes de différentiation ou répondent à des stimuli externes est remarquable, surtout lorsqu’on considère que les interactions moléculaires sous-tendant ces processus sont par nature «bruyants». StoNets vise à comprendre comment la stochasticité est contrôlée, voire exploitée, afin de permettre le développement de comportements robustes des réseaux génétiques, des cellules et des systèmes cellulaires.

Bien que toutes les cellules présentes dans un organisme soient porteuses de la même information génétique, des mécanismes régulateurs opérant à essentiellement toutes les étapes de l’expression des gènes conduisent à une grande diversité en ce qui concerne les types cellulaires et les comportements. Le progrès réalisé au niveau de la technologie de mesure permet une analyse précise et à haut débit de molécules et de cellules. Elle a révélé que la stochasticité est omniprésente dans tous les systèmes de régulation de l’expression génétique. Le but principal de ce projet StoNets est de déterminer comment des comportements cellulaires robustes et reproductibles sont en mesure d’apparaître en dépit de ces interactions moléculaires bruyantes. 

Une «coupe transversale» des niveaux d’organisation de l’expression génétique 

Nous entreprendrons une investigation systématique des mécanismes en place dans le but de contrôler le bruit de fond à divers niveaux organisationnels de la régulation de l’expression des gènes. Ceux-ci vont de la transcription de gènes individuels à la «cell fate switching». Chacun des systèmes choisis est intéressant en soi et présente d’importants aspects stochastiques.  

Questions motivées par la modélisation

Grâce au progrès continu en matière de compréhension des mécanismes de base de la régulation génétique, beaucoup d’éléments moléculaires clé ont pu être identifiés, et il a été possible de cartographier de nombreuses interactions régulatrices directes. Des théoriciens se sont donné pour but de modéliser la manière dont certains comportements spécifiques émergent des interactions sous-jacentes. Ces efforts ont conduit à un grand nombre de nouvelles questions de nature quantitative au sujet des systèmes biologiques. Moyennant une intégration très étroite d’approches expérimentales et statistiques, StoNets vise à répondre à de telles questions et à contribuer à une compréhension améliorée et quantitative, et ainsi à une contrôlabilité, des comportements cellulaires. 

Mis à jour en août 2013