Descriptif

Comment peut-on calculer avec des réactions chimiques? Les cellules vivantes traitent l’information des signaux qu'elles reçoivent et émettent dans leur environnement, régulent leur métabolisme, prennent des décisions sur leur destin cellulaire comme par exemple l’entrée dans le cycle de division cellulaire, la différenciation cellulaire ou encore la migration, et contrôlent le bon déroulement de ces processus. En un mot les cellules calculent, et nous cherchons à mettre l'informatique fondamentale et ses méthodes expérimentales au service de la compréhension de ces processus.

Ce modal a pour ambition d’explorer le concept récent de programmation biochimique au travers d’une part des bases théoriques nécessaires sur les systèmes de réactions chimiques vus comme un langage de programmation, et d’autres part des algorithmes de simulation, analyse et aussi synthèse de programmes biochimiques à partir de spécifications formelles des comportements observés ou désirés.

Dans cette vue, ce sont les protéines en grand nombre qui effectuent les calculs de manière analogique en continu, de façon donc très différente des ordinateurs digitaux. Les gènes déterminent les changements de programmes via la synthèse ou non des protéines nécessaires à certaines réactions. Un résultat de Turing-complétude montre que toute fonction réelle calculable peut être implantée par un système de réactions sur un nombre fini d’espèces moléculaires.

Le modal sera organisé en travaux pratiques en binôme pour la conception, par des méthodes soit formelles soit d’apprentissage ou d’évolution artificielle, de systèmes de réactions chimiques abstraits de diagnostic médical, d’optimisation thérapeutique, ou de résolution de problèmes NP-difficiles.