“The heart of systems biology is simple: explaining how a system works requires an integrated outlook. For any phenotype—molecular, macroscopic, or ecological—a set of interrelated factors exist that contribute to this phenotype. Since these factors interact, they need to be studied collectively, not merely individually. That’s it!” 1
Afin d’effectuer une recherche pleinement intégrative dans le monde complexe des interactions entre hôtes, pathogènes et leurs environnements dans lequel tout élément et toute interaction est potentiellement important, il est essentiel de définir correctement :
(i) les contours des entités en interaction,
(ii) les types et les forces de leurs interactions, et
(iii) la suite des événements dans les interactions.
L’approche de la biologie des systèmes offre la possibilité de servir de guide pour identifier ces trois points dans les bioses et dysbioses des animaux. Nous comprenons un « système » comme un ensemble d’entités (« éléments ») qui sont liés par des interactions, et qui s’influencent mutuellement par l’action et la rétroaction produisant, dans le temps (« processus »), des effets observables 2.
L’échelle d’un système est définie par les contours des éléments à l’échelle constante, par exemple l’échelle des populations dans les écosystèmes ou l’échelle des hôtes, des agents pathogènes et des vecteurs dans les systèmes épidémiologiques. Le système pourrait également être un processus moléculaire simple, comme la régulation d’un gène, ou il pourrait s’agir d’un système physiologique complexe comme celui produisant une réponse immunitaire à l’échelle cellulaire, tissulaire ou organique 1.
L’approche de la biologie des systèmes aide également à mieux comprendre l’évolution des organismes. Le concept permet de comprendre les différents types d’informations telles que le génotype, l’épigénotype, les composants cytoplasmiques, etc. en tant qu’éléments d’un système d’héritabilité qui interagissent et contribuent ensemble à des modifications héritables dans la norme de réaction, résultant en différents phénotypes en fonction de l’environnement.
La compréhension de leurs interactions permet la modélisation du système, menant ainsi vers la prédiction de son comportement à des perturbations (ex. infections).
L’IHPE se donne comme défi et objectif d’utiliser l’approche de biologie des systèmes dans l’ensemble de ses projets.
- Hillmer RA (2015) Systems Biology for Biologists. PLoS Pathogens 11: e1004786 [doi: 10.1371/journal.ppat.1004786].
- Cosseau C., Wolkenhauer O., Padalino G., Geyer K.K., Hoffmann K.F. and Grunau C. (2017) (Epi)genetic inheritance in Schistosoma mansoni: a system approach. Trends in Parasitology 1590: 285-294 [doi: 10.1016/j.pt.2016.12.002]
Evénements :
– Atelier de la KIM RIVE sur l’expérimentation et la modélisation des systèmes pathogènes-vecteurs-hôtes : Intervention sur « Analyse et modélisation de l’interaction entre chromatin et transcription dans les parasites de l’homme Schistosoma mansoni » (C. Grunau, 10/06/2022)
– Webinar Pr. Olaf Wolkenhauer, Rostock: The Role of Modelling in the Life Sciences (15/05/2020)
– Webinar Pr. Melanie Stefan, Edinbourgh: What is systems biology, and how can we make it for everybody? (10/11/2020)
Articles :
Krauth S.J., Balen J., Gobert G.N., Lamberton P.H.L. 2019. A call for systems epidemiology to tackle the complexity of schistosomiasis, its control, and its elimination. Tropical Medicine and Infectious Disease 4, 21 [doi:10.3390/tropicalmed4010021]
Misra B.B., Langefeld C., Oliver M., Cox A.A. 2019. Integrated omics: tools, advances and future approaches. Journal of Molecular Endocrinology 62, R21-R45 [doi:10.1530/JME-18-0055]