Modélisation et simulation informatique de la transmission nerveuse

par Renaud Greget

Thèse de doctorat en Traitement du signal

Sous la direction de Olivier Haeberlé.


  • Résumé

    Au cours des dernières années, la biologie et plus généralement la recherche médicale, a connu des avancées majeures grâce aux nombreux progrès de la microscopie, de la génétique, de la biologie moléculaire, de la protéomique, et du séquençage à haut débit. Il s’agit maintenant d’identifier à partir de toutes ces données gigantesques, les grandes lois de la biologie. Le principe de la biologie intégrative ou systémique est de poser les bases d'une véritable théorie de l'organisation fonctionnelle du vivant à partir des différents mécanismes découverts expérimentalement. De la même manière que l'on décrit la matière par les théories des mathématiques, de la physique, et de la chimie, on veut pouvoir comprendre, formaliser et modéliser le fonctionnement des mécanismes du vivant. Cette thèse a consisté à réaliser une bibliothèque de modèles fonctionnels des réactions chimiques qui prennent place dans les cellules nerveuses aussi appelés modèles élémentaires et de les assembler afin d’obtenir un système mimant le plus finement possible les mécanismes de la propagation du signal électrique au sein d’une synapse. Les travaux réalisés jusqu'alors ont permis de modéliser les mécanismes essentiels et de reconstituer le comportement d’une synapse glutamatergique. En particulier, l’utilisation de cette nouvelle méthode de recherche et de développement de médicaments a pour objectif de proposer des molécules innovantes, en optimisant leurs propriétés biochimiques. Cette technique permettra, dans un futur proche, l'avènement d'une nouvelle génération de pharmaceutiques, dit multi-cibles, c'est-à-dire permettant d'intervenir sur les différents mécanismes d'une pathologie.

  • Titre traduit

    Modelisation and simulation of synaptic transmission


  • Résumé

    In recent years, biology and medical research more generally, has seen major advances in microscopy, genetics, molecular biology, proteomics, and high-throughput sequencing. We now identify from these huge data, the great laws of biology. The principle of integrative biology or systemic is to defined the basis of the foundations for a theory of the functional organization of living from different mechanisms discovered experimentally. In the same way that matter is described by the theories of mathematics, physics, and chemistry, we want to understand, formalize and model the functioning of living mechanisms. This thesis has been to achieve a library of functional models of chemical reactions that take place in nerve cells also called elementary models and assemble them to obtain a system mimicking the finest possible mechanisms of electrical signal propagation within of a synapse. The work done so far allow us to model the essential mechanisms and reconstruct the behavior of a glutamatergic synapse. In particular, the use of this new method of research and drug development aims to offer innovative molecules by optimizing their biochemical properties. This technique will, in the near future, the advent of a new generation of pharmaceuticals, said multi-target, able to intervene on the different mechanisms of disease.

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