Pari gagné pour le programme interdisciplinaire de recherche (Pir) « Complexité du vivant, de la cellule à l'homme », lancé en 2004 et achevé en 2007. En témoigne le bilan dressé le 15 juin dernier devant le conseil scientifique du CNRS : 151 publications scientifiques, 8 brevets déposés, un budget au centuple de l'investissement de départ et plus de 1 000 chercheurs désormais impliqués au niveau national dans le groupement d'intérêt scientifique Réseau national des systèmes complexes (RNSC) ainsi que dans les deux instituts régionaux, l'Institut rhône-alpin des systèmes complexes (Ixxi), situé à l'École normale supérieure de Lyon, et l'Institut des systèmes complexes de Paris-Île de France (ISC-Pif). De quoi donner un véritable coup d'envoi à cette jeune discipline qu'est la « complexité du vivant ». Entendez les relations qui se tissent en permanence entre les niveaux microscopique et macroscopique du vivant, depuis la cellule jusqu'à l'écosphère. « Notre programme a permis de faire une diagonale du fou entre mathématiques et problèmes médicaux », indique Jacques Demongeot, directeur du laboratoire « Techniques de l'ingénierie médicale et de la complexité – Informatique, mathématiques et applications, Grenoble » (TIMC-Imag)¹ et en charge du Pir. « Car pour comprendre ces systèmes complexes, les réseaux de neurones par exemple, il faut acquérir de multiples données numériques, des images en 2D et 3D, afin de les reconstruire par la modélisation. »

L'université Paris-VI, Évry, Grenoble, Lille, Lyon, Marseille, Montpellier, Rouen… Plus de huit pôles actifs travaillaient déjà sur les outils théoriques et les applications au vivant de la complexité. D'où l'enjeu de la première année du Pir : recenser et rassembler les forces scientifiques du domaine. Pour ce faire, des appels d'offres ont été lancés afin de sélectionner des tandems d'équipes de recherche dans des domaines différents (mathématiques et biologie, informatique et médecine) du CNRS ou d'autres organismes.
En tout, environ 220 chercheurs (pour 22 projets sélectionnés) ont bénéficié de l'appui du Pir. L'investissement de départ – 475 000 euros – a permis le démarrage d'autres projets nationaux et européens pour une somme globale d'environ 45 millions d'euros². Et Jacques Demongeot de souligner que « comparé à de grosses structures comme les pôles de compétitivité, le Pir a l'énorme avantage de cibler les moyens financiers sur une thématique précise. »
En quatre ans, de nombreuses avancées théoriques ont été réalisées. En particulier dans l'étude de la formation des tissus organiques et de l'embryon grâce à l'acquisition et à la modélisation de données spatiales et temporelles. Ainsi, Nadine Peyriéras, du laboratoire « Développement, évolution, plasticité du système nerveux » du CNRS, se concentre sur l'embryon d'un organisme modèle, le poisson zébré, dans le cadre des projets européens Embryomics et BioEmergences. À partir d'un embryon numérisé, les chercheurs peuvent mesurer nombre de paramètres des cellules embryonnaires (forme, mobilité, volume…) ou encore étudier les interactions moléculaires et génétiques au moment où ces cellules prolifèrent et se déplacent. Études dont découlent des bases de données d'images ouvertes à tous les scientifiques. La station de travail issue de ces projets a été récemment labellisée par le GIS Ibisa³.
Autre grand axe de développement, les réseaux de neurones et leur rôle dans l'intégration dite sensori-motrice. On désigne ainsi la capacité des neurones à traduire les informations sensorielles en un acte moteur adapté. « Nous avons cherché à substituer l'absence de sensibilité au toucher, par exemple au niveau de la plante du pied chez le diabétique, précise Jacques Demongeot. En collaboration avec des médecins, des neurophysiciens et des informaticiens, nous avons modélisé les réseaux neuronaux impliqués dans la capture d'informations de pression des tissus. Plusieurs brevets ont été déposés en vue d'applications médicales, comme la compensation, par stimulation électrique buccale, de cette perte sensorielle. »
On peut encore citer la constitution de vastes bases de données géniques et chromosomiques. Exemple : à partir de dizaines de milliers de patients de toute l'Europe, Olivier Cohen, médecin généticien et informaticien au TIMC-Imag et aujourd'hui directeur de la société HCForum dédiée au suivi des pathologies familiales, a regroupé les anomalies chromosomiques des maladies orphelines. Objectif : les modéliser pour comprendre l'évolution de ces pathologies, véritables systèmes complexes où se jouent des interactions anormales entre gènes ou entre protéines.
Sur le plan européen, le Pir aura également engendré d'efficaces partenariats interéquipes dans de gros projets tels que Morphex dédié à la croissance biologique des organismes.

Patricia Chairopoulos