Janvier 2007 - n°117

BaSysBio - Un ambitieux projet européen de biologie systémique coordonné par l’INRA

Le 1er décembre dernier, à l’INRA de Jouy-en-Josas (78), M. Jacques REMACLE, chef de l’unité Génomique et Biologie des systèmes de la Commission Européenne, et Mme Marion GUILLOU, Présidente Directrice Générale de l’INRA, ont officiellement lancé le projet intégré européen BaSysBio (Bacillus Systems Biology).

Ce projet, qui mobilise 15 organismes de recherche européens et une université australienne, vise à étudier le fonctionnement global d’une bactérie modèle : Bacillus subtilis. Les connaissances obtenues seront ensuite étendues à des bactéries pathogènes, ouvrant le champ à des applications dans les domaines de la santé et de l’environnement.
Le financement accordé par l’Europe pour ce projet s’élève à 12 millions d’euros pour quatre ans.

Un enjeu européen

La biologie systémique est une discipline jeune et extrêmement prometteuse ; elle consiste à intégrer toutes les disciplines scientifiques et technologies pouvant contribuer à mieux comprendre le fonctionnement biologique.
Cette approche exigeante en compétences multidisciplinaires est coûteuse en moyens matériels et nécessite des investissements lourds. BaSysBio constitue une des premières initiatives de recherche d’envergure susceptible de concurrencer les initiatives américaines dans ce domaine.
Parce qu’il utilise et contribue à développer une large gamme de technologies différentes, des technologies haut débit à la bioinformatique, BaSysBio aboutira par ailleurs à de nombreuses retombées industrielles prometteuses en emplois à haute valeur ajoutée et propriétés intellectuelles à haut potentiel d’exploitation.

Une approche scientifique novatrice

BaSysBio a pour but de comprendre les comportements complexes et dynamiques qui confèrent aux bactéries une extraordinaire capacité d’adaptation. Pour découvrir la structure globale des réseaux de régulation du métabolisme bactérien, le projet BaSysBio étudie la bactérie modèle Bacillus subtilis.
En mettant en œuvre des approches innovantes de biologie systémique autour d’équipes européennes parmi les meilleures de leurs spécialités (de la biologie moléculaire à la bioinformatique), le projet permettra d’obtenir une meilleure connaissance du fonctionnement de l’ensemble des gènes et des protéines exprimées par cette bactérie dans diverses conditions.
BaSysBio repose ainsi sur la conception et l’adaptation des technologies à haut débit pour faciliter les mesures quantitatives, puis sur le développement d’outils informatiques et de modèles mathématiques prédictifs pour interpréter les données expérimentales obtenues.
Dans un deuxième temps, BaSysBio appliquera les méthodologies et connaissances développées à des bactéries pathogènes de l’Homme, telles que Bacillus anthracis (responsable de l’anthrax) et Staphylococcus aureus (responsable d’infections nosocomiales).

Recherche fondamentale et applications

La bactérie Bacillus subtilis possède également un grand potentiel économique comme productrice d’enzymes et de métabolites utilisés en pharmaceutique, chimie et agro-alimentaire.
Le projet BaSysBio contribuera par ailleurs au développement de nouveaux biomarqueurs pour des tests avancés de détection de bactéries virulentes. Il offrira l’opportunité de mieux comprendre les processus de pathogenèse et d’identifier les cibles les plus pertinentes pour les médicaments anti-infectieux, ce qui permettra de contrer les phénomènes de résistance grandissante des bactéries aux antibiotiques.
En apportant une meilleure compréhension de l’adaptation des microbes à leur environnement, BaSysBio facilitera, par exemple, l’exploitation des capacités de nettoyage des environnements pollués par les microorganismes.
Pour M. Philippe NOIROT, coordinateur du projet, « BaSysBio permettra de mieux comprendre les principes fondamentaux gouvernant les activités complexes des cellules bactériennes. Le projet mettra au point de nouveaux concepts de modélisation pour rendre compte de la complexité biologique et simuler les réseaux de régulation à grande échelle ».
Pour Mme Marion GUILLOU, « ce projet s’inscrit pleinement dans les orientations stratégiques de l’INRA. Sa mise en place confirme également la place de notre Institut en tant qu’acteur majeur de la construction de l’espace européen de la recherche… »

Organisation du projet BaSysBio

BaSysBio s’appuie sur six piliers en complète interaction pour construire des outils, générer des résultats expérimentaux et les analyser afin de mettre au point des modèles mathématiques qui vont simuler les réactions de la bactérie à son environnement.

1/ Un pilier Technologie a pour objectif de concevoir et développer des méthodes et outils nécessaires à l’analyse quantitative de l’expression des gènes, notamment un nouveau type de puces à ADN et une méthode de protéomique quantitative.

2/ Un pilier Biologie utilisera les méthodes et outils développés par le pilier technologique pour générer des données expérimentales sur la bactérie Bacillus subtilis.

3/ Un pilier Modélisation fournira les outils mathématiques nécessaires à l’analyse et l’intégration des données expérimentales. Il développera des méthodes pour faciliter la conception d’expériences à grande échelle et traiter des données de nature différente. Des modèles mathématiques seront développés pour intégrer ces données, les cartographier et simuler les réseaux de régulation de la bactérie.

4/ Un pilier Normalisation se consacrera à la standardisation des expériences et des protocoles ainsi qu’à la représentation graphique des résultats. Il mettra au point une plate-forme de centralisation des données et les rendra accessibles à tous les partenaires du projet.

5/ Un pilier Extension sera axé sur la formation des chercheurs biologistes et informaticiens afin de leur donner des bases communes pour faciliter leur coopération. La diffusion des résultats sera faite auprès de la communauté scientifique, des industriels concernés et des autres groupes utilisant des approches de biologie systémique, tout comme du grand public.

6/ Un pilier Gestion sera confié à la filiale INRA Transfert, comme pour tous les projets européens coordonnés par l’INRA.

Parmi les laboratoires français impliqués dans le projet BaSysBio, figurent l’Unité de Biologie des Bactéries Pathogènes à Gram Positif et l’Unité de Biologie Systémique de l’Institut Pasteur, l’Unité de Génétique Microbienne et l’unité Mathématique, Informatique et Génome de l’INRA Jouy-en-Josas, l’Unité de Microbiologie et Génétique Moléculaire de l’INRA de Versailles-Grignon ainsi que le groupe Bioinformatique pour la Biologie Systémique du CNRS/CPBS UMR 5160.