CHAIRE BAUCHAU 2010

José Halloy, Faculté des Sciences, ULB

local M5 (place palais de Justice, Namur)
de 16h00 à 18h00


Réseaux de régulations et dynamiques des systèmes biologiques, 
des ensembles de molécules aux populations d’organismes 

Dans nos leçons nous montrerons, sur des cas expérimentaux, comment la modélisation mathématique, qui existe depuis longtemps en biologie, permet de se donner un cadre de pensée utile pour comprendre et réaliser des expériences qui révèlent les propriétés dynamiques des systèmes vivants. Nous avons choisi d’illustrer la théorie des systèmes dynamiques appliquées principalement à des questions de biologie moléculaire, de comportements de groupe pour des 
espèces grégaires et d’utilisation de robots pour étudier et interagir avec des animaux. L’utilité de ce cadre de pensée se concrétise également dans la vision transversale des descriptions des organismes et permet de comprendre les caractéristiques dynamiques communes à différentes échelles du vivant, de la biologie moléculaire aux écosystèmes. Nous insisterons sur les cas ou un dialogue entre modèles mathématiques et expériences s’est révélé fructueux. Le caractère apparemment disparate des sujets abordés démontrera la richesse de ce cadre de pensée.



image ex interview  clicker ici : New York Times 2004

pour l'accès à l'article dont question, clicker ici: Science2007

mardi 9 novembre exceptionnellement de 17h00 à 19h00.

Conférence inaugurale "grand public " :

L’animal et le robot.

Il existe un dialogue entre vivant et artificiel, entre la machine et l’animal. Les organismes sont sources d’inspirations et de solutions pour construire des machines. Les machines sont sources de modèles et d’outils pour expliquer le fonctionnement du vivant. C’est un point intéressant de l’histoire des idées en biologie. Ce dialogue, toujours d’actualité,  est présent au sein de nos travaux de recherches.  Par exemple, les robots servent d’outils en biologie du comportement. Nous illustrerons cette question par nos travaux  sur les groupes mixtes de blattes et de robots ainsi que, plus récemment, sur des groupes poussins et de robots. Nous étendrons la discussion à d’autres  utilisations actuelles de robots modèles en biologie.

mercredi 17 novembre Leçon 2.
Choix collectifs au sein des groupes d’animaux. Les animaux vivant en groupe doivent faire face au problème de  la prise de décision en commun. La question se pose de comprendre quels sont les mécanismes mis en jeux. Nous illustrerons un type de mécanisme de choix collectifs réalisés par les groupes de cafards pour sélectionner des abris. Notre approche sera basée sur une méthode combinant expériences et modèles mathématiques.  Nous terminerons par une comparaison entre le mécanisme d’agrégation chez le cafard et chez le mouton.

jeudi 2 décembre Leçon 3.
Choix collectifs et dynamiques des populations. Nous poursuivrons les sujets abordés à la leçon 2. A la lumière de ces résultats, nous rediscuterons les expériences de groupes mixtes de blattes et de robots. Nous complèterons ce sujet  par  la présentation d’un modèle de dynamiques de populations qui illustre l’existence de chaos déterministe en biologie. Nous conclurons que  les types d’attracteurs prédits par la théorie des systèmes dynamiques ont été observés expérimentalement en biologie.

mercredi 15 décembre Leçons 4.
Systèmes dynamiques et biologie moléculaire synthétique I. La biologie synthétique s’est fixé comme défi de poursuivre le génie génétique par la réalisation de fonctions moléculaires élaborées, voire par la synthèse de cellules artificielles. En partie, la biologie synthétique s’inspire des méthodes développées en biologie des systèmes. Nous illustrerons cette approche en présentant les modèles historiques du domaine parut en l’an 2000. Nous discuterons  la question des systèmes dynamiques comme modèle mathématique pour le design de réseaux de régulations artificiels. Un  exemple présenté avec plus de détail sera celui du « toggle switch » ou «interrupteur génétique » publié en l’an 2000.

mercredi 22 décembre Leçon 5.
Systèmes dynamiques et biologie moléculaire synthétique II. Nous poursuivrons ce thème en discutant le « represillator », un oscillateur génétique synthétique également publié en l’an 2000. Nous discuterons la notion de  module  fonctionnel de régulation en fonction de la théorie des systèmes dynamiques et des contraintes expérimentales. Nous questionnerons la similitude d’approche entre biologie synthétique moléculaire et l’ingénierie électronique. A la lumière de la leçon 1, nous remettrons en question l’analogie entre ordinateur et organisme.