Améliorer la compréhension des interactions biologiques grâce à l’algorithmique distribuée
Des bactéries qui s’organisent comme des réseaux informatiques
Les systèmes biologiques, comme les colonies de bactéries, présentent de nombreuses similarités avec les réseaux informatiques distribués. Dans ces systèmes, chaque élément interagit localement avec ses voisins pour coordonner un comportement collectif. Mais comment ces interactions permettent-elles de parvenir à un consensus ou d’exécuter des tâches complexes, même dans des environnements dynamiques et incertains ?
C’est cette question que se sont posés les auteurs de l’étude. En combinant des concepts issus de l’informatique théorique et de la biologie, ils ont conçu des modèles mathématiques innovants permettant de mieux comprendre ces mécanismes.
Un apport clé de l’algorithmique distribuée
Le cœur de la recherche repose sur l’intégration d’algorithmes distribués. Ces derniers permettent de synchroniser les comportements d’un groupe d’individus, même lorsque la communication est limitée ou imparfaite. Appliqué aux bactéries, cela signifie qu’il est possible de programmer des populations pour qu’elles coordonnent leurs actions en vue d’accomplir des fonctions spécifiques, comme la détection de signaux biologiques ou la production de molécules complexes.
Ce travail interdisciplinaire, à la croisée de l’informatique et de la biologie, illustre parfaitement l’approche collaborative de l’ENS Paris-Saclay, où les frontières entre disciplines s’effacent pour donner naissance à des innovations de pointe.
Des applications révolutionnaires
Les applications potentielles de cette recherche sont vastes. En biologie synthétique, par exemple, il serait possible de concevoir des bactéries programmées pour exécuter des algorithmes précis. Ces micro-organismes pourraient, à terme, être utilisés comme des « agents intelligents » dans le corps humain, capables de détecter des anomalies biologiques ou de délivrer des traitements ciblés.
L’équipe derrière l’innovation
Ce travail est le fruit de la collaboration entre plusieurs chercheurs : Thomas Nowak et Matthias Függer, tous deux membres du Laboratoire Méthodes Formelles (LMF) à l’ENS Paris-Saclay, ainsi qu’Abhinav Pujar, Amit Pathania, Corbin Hopper, Amir Pandi, Cristian Ruiz Calderón et Manish Kushwaha (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech). Cette diversité de contributions témoigne de la richesse d’un projet qui s’inscrit dans une démarche internationale et pluridisciplinaire.
Une illustration de l’excellence de Paris-Saclay
Avec cette étude, l’ENS Paris-Saclay continue de démontrer son rôle de leader dans les approches innovantes combinant informatique et sciences de la vie. Les travaux de Thomas Nowak et Matthias Függer renforcent l’idée que la collaboration entre disciplines est essentielle pour relever les défis scientifiques d’aujourd’hui et de demain.