Modélisation de phénomènes biologiques complexes : application à l'étude de la réponse antigénique de lymphocytes B sains et tumoraux

Modeling complex biological phenomena : application to the study of the antigenic response of healthy and tumor B lymphocytes

• Auteur / Autrice : Nicolas Jung
• Direction : Seiamak Bahram
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des systèmes
• Date : Soutenance le 03/12/2014
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunorhumatologie moléculaire (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Georgel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rodolphe Thiébaut, Myriam Maumy-Bertrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yann Guermeur, Charles Auffray

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux de régulation génique

Dissertations universitaires

Leucémie chronique lymphocytaire à cellules B

Antigènes tumoraux

Analyse de régression

Programmation génétique (informatique)

Modèles mathématiques

Variabilité génétique

Biologie systémique

Mots clés libres

Réseaux de gènes

Régression Lasso

Biologie des systèmes complexes

Gene regulatory network

Lasso Regression

Systems biology

Résumé

La biologie des systèmes complexes est le cadre idéal pour l'interdisciplinarité. Dans cette thèse, les modèles et les théories statistiques répondent aux modèles et aux expérimentations biologiques. Nous nous sommes intéressés au cas particulier de la leucémie lymphoïde chronique à cellules B, qui est une forme de cancer des cellules du sang. Nous avons commencé par modéliser le programme génique tumoral sous-jacent à cette maladie et nous l'avons comparé au programme génique d'individus sains. Pour ce faire, nous avons introduit la notion de réseau en cascade. Nous avons ensuite démontré notre capacité à contrôler ce système complexe, en prédisant mathématiquement les effets d'une expérience d'intervention consistant à inhiber l'expression d'un gène. Cette thèse s'achève sur la perspective d'une modulation orientée, c'est-à-dire le choix d'expériences d'intervention permettant de « reprogrammer » le programme génique tumoral vers un état normal.

System biology is a well-suited context for interdisciplinary. In this thesis, statistical models and theories closely meet biological models and experiments. We focused on a specific complex system model: the chronic B-cell chronic lymphocytic leukemia disease which is a cancer of the blood cells. We started by modeling the genetic program which underlies this disease and we compared it to the healthy one. This conduced us to introduce the concept of cascade networks. We then showed our ability to control this complex system by predicting with our mathematical model the effects of a gene inhibition experiment. This thesis ends with the perspective of oriented modulation, i.e. targeted interventional experiments on genes allowing to “reprogram” the cancerous genetic program toward a healthy normal state.