De la génomique aux modèles computationnels : les outils de la physiologie contemporaine

Les 15 années charnières entre le XXe et le XXIe siècle resteront marquées par les progrès spectaculaires de la biologie moléculaire. En particulier, les techniques et concepts de la génétique moléculaire, appliqués à l’Homme et aux espèces modèles, ont permis d’identifier par l’analyse de mutants spontanés ou induits la fonction individuelle de milliers de gènes. Le balisage fin des génomes a beaucoup contribué à accélérer cette identification. Il est cependant évident que la compréhension des mécanismes de régulation du vivant doit dépasser l’étude de gènes isolés pour intégrer au contraire l’expression combinée et dynamique de l’ensemble des gènes. Dans cette veine, le décryptage des génomes a inauguré la mise en oeuvre d’une série de techniques permettant de photographier en temps réel le résultat de l’expression du génome dans différents types cellulaires, éventuellement placés dans des situations physiologiques ou pathologiques différentes. L’analyse et la comparaison des profils obtenus passe par l’utilisation massive de l’outil informatique, omniprésent aujourd’hui dans la production et l’échange des données biologiques. In fine, il est attendu de pouvoir expliquer le fonctionnement du vivant à tous les niveaux de son organisation, de la molécule à l’organisme tout entier. Loin de projet futuristes, les premières ébauches computationnelles de modélisation physiologique ont déjà vu le jour et marquent un évident tournant dans notre approche descriptive et prédictive des phénomènes biologiques.The 15 years straddling the end of the XXth and the beginning of the XXIst centuries saw spectacular progress in molecular biology. The analysis of spontaneous or induced mutants in man and model species, using these new techniques and concepts of molecular genetics, has lead to the identification of the specific function of thousands of genes. Fine mapping of genomes has been a key step in such identification. However, it is now clear that understanding regulatory mechanisms cannot be achieved by studying isolated genes only, but that, on the contrary, it must focus on the combined and dynamic expression of the entire gene network. Genome sequencing projects have inaugurated a series of new techniques, photographing in real time the result of genomic expression in different cell types under various physiological or pathological conditions. The analysis and comparison of these specific patterns requires the extensive use of bio-informatic tools, already omnipresent in the production and exchange of biological data. Such research is expected to reveal the full functioning of living organisms at all levels of its organization, from molecules to the whole body. Far from being futuristic projects, the first computational attempts at physiological modeling are already in existence and constitute a clear turning point in our descriptive and predictive approach of biological phenomena. Key words: genome, functional annotation, monogenic genetics