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Traitement de l'information chez les organismes vivants
ou comment les gènes sont régulés dans les cellules vivantes ; comment les physiciens peuvent (pourraient) contribuer à leurs compréhension en utilisant leurs outils théoriques (les équations différentielles, les processus stochastiques, la topologie,...) numériques (décrypter l'information contenu dans des tera-octets de fichiers) et expérimentaux ( optiques, sciences des polymères, microfluidique, application des forces faibles ...) ; pourquoi il faut bien manger sa soupe (bien comprendre ses leçons de physique, chimie et mathématiques) pour pouvoir participer à cette aventure.
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Il existe des similitudes frappantes entre le fonctionnement d'un ordinateur et celle d'une cellule vivante. 50 cm cm
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Dans un ordinateur : L'information est stockée sous formes de bits (0 et 1) sur un disque dûr. L'information est organisée sous formes de modules appelés programmes, sous-programmes, données, librairies,... Chaque module est connu du système d'exploitation (Windows, MacOS, Linux,...) par sa position sur le disque dûr et sa taille.
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Dans une cellule : L'information est stockée sous formes de bases (A,T,C,G) sur un chromosome. L'information est organisée sous formes de modules appelés gènes (qui contiennent la recette pour fabriquer des protéines)
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Exemples de schéma d'interaction entre gènes.
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Exemples rééls d'interaction entre gènes.
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Le physicien a un rôle à jouer !
Mais comment peut on analyser des schémas d'interaction aussi compliqués ? Le physicien a un rôle à jouer ! Comme pour les circuits électronique, il faut essayer de découper en sous-module
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1. Décomposer en circuits simples (oscillateurs, mémoire, bistable, ...)
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2. Comprendre la topologie générale des réseaux génétiques : de l'analogique au digital.
Résister aux ou utiliser les fluctuations. Permettre la modularité. Robustesse. Développer d'autres approches que les équations différentielles : les équations booleans, la logique flou, ...
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Lac Operon : Un bi-stable qui résiste suffisemment aux fluctuations, mais qui laisse de la place pour l'individualité non génétique.
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Comment on mesure le fonctionnement des gènes ? Les puces d'ADN.
Chaque pixel correspond à un gène. Si il est allumé, le gène est actif.
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Comment on fabrique les puces d'ADN ?
La technologie des masques et gravure issue du monde de silicium. La microfluidique. Les polymères conducteurs.
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Comment on les lit ? Fluorescence (actuellement).
Résonnace des Plasmons de Surface (bientôt ?).
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Comment ont traite les tera-octets de données qu'on gènère avec les puces d'ADN ?
la Bio-informatique.
