La Biologie des Systèmes et de Synthèse Microbienne

La biologie des systèmes considère les organismes ou les processus biologiques en tant que systèmes dynamiques complexes. Elle vise à capturer leur complexité à partir d’analyses quantitatives à l’échelle de l’organisme entier ("omiques") et de modèles mathématiques. Elle apporte ainsi une vision multidisciplinaire et multi-échelle du fonctionnement global des organismes vivants et permet de reconstruire et prédire leurs réponses aux changements de leur environnement.

La biologie de synthèse, ou biologie synthétique, combine biologie et principes d'ingénierie, dans le but de déconstruire des systèmes et phénomènes biologiques complexes en éléments simples et de concevoir ("synthétiser") de manière rationnelle de nouveaux systèmes et fonctions biologiques à partir des circuit génétiques et métaboliques naturels caractérisés.

Ces approches révolutionnent notre pratique et notre compréhension de la biologie. La biologie des systèmes propose des principes pour expliquer la logique du vivant alors que la biologie de synthèse teste et exploite ces principes en appliquant des méthodes d’ingénierie. Les deux disciplines sont en interaction constante, se nourrissent l’une de l’autre et permettent à la fois l’acquisition de connaissances très fondamentales dans le fonctionnement des systèmes biologiques mais également le développement de concepts et d’outils pour les biotechnologies.

Le projet scientifique du pôle MSS s’inscrit dans cette évolution, d’une approche analytique réductionniste des fonctions biologiques vers une approche interdisciplinaire systémique et synthétique, en ouvrant de nouvelles voies de recherche permettant l’exploitation des capacités de biosynthèse et de dégradation des microorganismes pour le bénéfice de l’homme.

Activités et axes stratégiques du pôle MSS

Les ambitions du pôle MSS sont:

1. Découvrir non seulement des détails mécanistiques mais aussi relever les principes généraux gouvernant les processus cellulaires chez les micro-organismes
2. Construire des modèles prédictifs et « explicatifs » intégrant les processus cellulaires
3. Combiner des approches expérimentales et in silico afin de concevoir et générer des microorganismes ayant des propriétés prédéterminées.

Le pôle MSS contribue aux enjeux finalisés dans les domaines de la santé, l’alimentation, l’environnement et le développement durable à travers l’exploitation raisonnée des formidables capacités de biosynthèse et transformation des bactéries et des levures.

Le pôle MSS regroupe 5 équipes de recherche (Bio-RetroSynth, B2L, ProCeD,  SyBER, MUSE) dont les travaux s’organisent autour des trois axes suivants :

• Obtention de connaissances génériques des mécanismes moléculaires sous-jacents aux processus cellulaires chez les micro-organismes
• Compréhension systémique des bactéries à Gram-positif et du métabolisme lipidique de levures oléagineuses d’intérêt biotechnologique
• Développement de méthodes in silico et d’approches d'ingénierie (génomique, métabolique, etc.) chez des micro-organismes modèles pour servir l'innovation en biotechnologie

Pour atteindre ses objectifs scientifiques le pôle Microbiologie des Systèmes et de Synthèse a établi une alliance très étroite avec des équipes de recherche expertes en modélisation mathématique, statistique et bioinformatique de l'unité INRA MaIAGE, en physique et biophysique du laboratoire Jean-Perrin (Sorbonne Université - CNRS, Paris), ainsi qu'en biophysique, biochimie et biologie synthétique du Centre de Biochimie Structurale (CNRS - Inserm, Montpellier), le Génoscope d’Evry, notamment le laboratoire de biologie des systèmes et de synthèse de l’unité Génomique Métabolique, l’équipe i3-BioNet de l’unité mixte CRIStAL de l’université de Lille et l’équipe SYS BIO de l’université de technologie de Chalmers, Suéde.

La responsable du pôle MSS est Rut Carballido-López.