Réduction de modèles de voies de signalisation intracellulaire

Les voies de signalisation intracellulaire sont des  cascades d'interaction entre protéines,qui permettent à la cellule de  recevoir des signaux,de les propager jusqu'à son noyau,puis de les  intégrer,ce qui,in fine,influe sur le comportement global de la  cellule. Les protéines s'associent entre elles sur des sites de  liaisons,puis modifient la structure spatiale de leurs voisines,ce qui  a pour effet de cacher ou de découvrir leurs autres sites de liaisons,et donc d'empêcher ou de faciliter d'autres interactions. De vastes  bases de données ont été conçues pour répertorier les différentes  interactions connues entre les sites des protéines. Cependant,nous ne  savons toujours pas clairement comment les propriétés physiologiques de  la cellule émergent de ces interactions.   La difficulté principale est la grande combinatoire de ces modèles.  En effet,chaque protéine a beaucoup de sites de liaisons. Ainsi,un  très grand nombre de complexes biomoléculaires différents peut se  former. Pour décrire ces modèles,nous proposons d'utiliser des graphes  pour la représentation des complexes biomoléculaires et des règles de  réécritures pour la spécification des interactions entre les protéines.  En particulier,ces règles sont contextuelles : elles décrivent  non seulement les transformations sur les complexes biomoléculaires,mais aussi les conditions nécessaires à ces transformations. Ceci offre  une représentation très compacte et pratique d'un modèle. Par ailleurs  ces règles permettent de formaliser le comportement des modèles à  différents niveaux d'abstraction (qualitatifs ou quantitatifs).  Malheureusement,l'écueil de la complexité combinatoire refait surface  lorsque l'on cherche à calculer de manière effective ce comportement. Nous proposons une méthode pour réduire la taille des  systèmes différentiels qui décrivent le comportement de ces modèles.   Nous utilisons une analyse du flot d'information entre les différents  sites des complexes biomoléculaires. Ainsi,pour chaque site de liaison  d'un complexe biomoléculaire,nous détectons quelles sont les parties de  ce complexe qui peuvent influencer la capacité de lier ou de délier ce  site. Nous en déduisons des paires de sites dont on peut abstraire la  relation entre l'état de liaison,car les ensembles de sites qu'ils  peuvent influencer sont disjoints. Cela nous permet de découper les  espèces biomoléculaires en plus petits morceaux (en séparant de telles  paires de sites). Nous obtenons ainsi un système différentiel portant  sur la concentration de ces morceaux de complexes biomoléculaires,qui  sont beaucoup moins nombreux que les complexes biomoléculaires du  système différentiel du modèle initial,et ce sans jamais avoir  écrit explicitement ce système initial. Pourtant,notre méthode de  réduction est exacte : nous avons la preuve que la solution du système  obtenu,est la projection exacte de la solution du système initial.

Disciplines : informatique moléculaire
Mots-clés : modèle,réduction,signalisation,intracellulaire
Type de document : image en mouvement
Type de ressource : lecture
Niveau : master,doctorat
Auteurs ou éditeurs : INRIA (Institut national de recherche en informatique et automatique),Jérôme FERET