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Thèse

Emergence de structures modulaires dans les régulations des systèmes biologiques : théorie et applications à Bacillus subtilis

Résumé : Cette thèse consiste à étudier l'organisation du système de contrôle des voies métaboliques des bactéries afin de dégager des propriétés systémiques révélant son fonctionnement. Dans un premier temps, nous montrons que le contrôle des voies métaboliques est hautement structuré et peut se décomposer en modules fortement découplés en régime stationnaire. Ces modules possèdent des propriétés mathématiques remarquables ayant des conséquences importantes en biologie. Cette décomposition, basée intrinsèquement sur la vision système de l'Automatique, offre un cadre théorique formel général d'analyse du contrôle des voies métaboliques qui s'est révélé effectif pour analyser des données expérimentales. dans un deuxième temps, nous nous intéressons aux raisons possibles de l'émergence de cette structure de contrôle similaire. Nous identifions un ensemble de contraintes structurelles agissant au niveau de la répartition d'une ressource commune, les protéines, entre les processus cellulaires. Respecter ces contraintes pour un taux de croissance donné conduit à formaliser et résoudre un problème d'optimisation convexe non différentiable, que nous appelons Resource balance Analysis. Ce problème d'optimisation se résout numériquement à l'échelle de la bactérie grâce à un problème de Programmation Linéaire équivalent. plusieurs propriétés sont déduites de l'analyse théorique du critère obtenu. Tout d'abord, le taux de croissance est structurellement limité par la répartition d'une quantité finie de protéines entre les voies métaboliques et les ribosomes. Ensuite, l'émergence des modules dans les voies métaboliques provient d'une politique générale d'économie en protéines chez la bactérie pour gagner du taux de croissance. Certaines stratégies de transport bien connues comme la répression catabolique ou la substitution de transporteurs haute/basse affinités sont prédites par notre méthode et peuvent alors être interprétées comme le moyen de maximiser la croissance tout en minimisant l'investissement en protéines.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00597796
Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : jeudi 2 juin 2011 - 01:18:15
Dernière modification le : lundi 13 septembre 2021 - 14:44:03
Archivage à long terme le : : samedi 3 septembre 2011 - 02:21:07

Fichier

TH_T2183_agoelzer.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00597796, version 1

Citation

Anne Goelzer. Emergence de structures modulaires dans les régulations des systèmes biologiques : théorie et applications à Bacillus subtilis. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole Centrale de Lyon, 2010. Français. ⟨NNT : 2010ECDL0030⟩. ⟨tel-00597796⟩

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