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Présentation synthétique

Le groupe Bioss est un groupe de travail scientifique, soutenu par le CNRS au travers des Groupes de recherche Informatique mathématique (GDR IM) et Bio-informatique moléculaire (GDR BiM), rassemblant la communauté des chercheurs et enseignants-chercheurs français autour de la modélisation symbolique des systèmes biologiques, thématique centrale de la biologie des systèmes à la frontière des mathématiques discrètes et de l'informatique fondamentale avec la biologie moléculaire et la médecine.

Biologie des systèmes

C'est un domaine de recherche dont l'objectif est de comprendre comment fonctionnent des systèmes biologiques dans leur ensemble en intégrant différents niveaux d'informations, et à partir de l’étude des relations et des interactions entre les composants de ces systèmes. Un premier caractère notable est la présence de multiples échelles pour les acteurs (gènes, protéines, métabolites, organites, cellules, populations) et pour les interactions (transcription, transformations chimiques, signalisation, diffusion, échanges, communications entre cellule, signaux provenant de l’environnement). Ce domaine est par nature interdisciplinaire, puisqu’il englobe des questions liées à l’observation de la réponse cellulaire (biologie et analyse de données), à l’intégration de données pour l’identification d’interactions (méthodes statistiques, apprentissage), à la modélisation formelle et numérique du comportement du système (modèles formels, modèles symboliques, modèles numériques), à l’étude des modèles (mathématiques appliquées, informatique théorique), jusqu’à leur contrôle (automatique, vérification de modèles).

Modélisation symbolique des systèmes biologiques

Cette thématique vise à étudier la transmission d'information dans les systèmes biologiques. Cela revient à modéliser, analyser et comprendre des systèmes biologiques dynamiques "complexes" à l’aide de méthodes formelles issues de l'informatique ou en en créant de nouvelles. D’un point de vue plus philosophique, les questions principales abordées sont les suivantes :

  1. En quoi les systèmes biologiques sont-ils formalisables ? Peuvent-ils être encodés et étudiés comme tels ?
  2. Qu'est-ce que l'informatique peut apporter à la biologie, au delà des approches de modélisation numérique ?
D’un point de vue pragmatique, il s’agit aussi de comprendre en quoi les systèmes biologiques pourraient différer des systèmes physiques, et ainsi requérir des modélisations et méthodes d’analyses spécifiques. Une modalité importante et en plein développement de cette question passe par la modélisation, la spécification, le contrôle et la vérification de modèles qualitatifs, ainsi qu’à l’étude de leurs invariants pour faire émerger des propriétés robustes.

Mots-clés / contours

Modélisation de systèmes biologiques ; Systèmes dynamiques discrets, hybrides ; Systèmes formels ; Langages de modélisation ; Sémantique (y compris stochastique) ; Vérification de modèles ; Réduction, prédiction (sous incertitude) ; Inférence d’interactions et de règles à partir de données biologiques.