Journal des sciences théoriques et computationnelles
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Abstrait

Le rôle du génotype dans la prévisibilité du comportement dynamique dans les réseaux complexes de régulation des gènes

Garte S et Albert A

Les modèles de réseaux de régulation des gènes (GRN) se sont révélés utiles pour comprendre de nombreux aspects du comportement très complexe des réseaux de contrôle biologique. Des réseaux non booléens générés aléatoirement ont été utilisés dans des simulations expérimentales pour générer des données sur les phénotypes dynamiques en fonction de plusieurs paramètres génotypiques. Nous avons émis l'hypothèse que la composante topologique du génotype du réseau pourrait être un obstacle à la découverte de formules mathématiques permettant de prédire certains paramètres phénotypiques. Nos données soutiennent cette hypothèse. Nous avons quantifié l'effet du génotype topologique (TGE) et déterminé son influence sur un certain nombre de phénotypes dynamiques dans des réseaux multigéniques simples et complexes. Pour les situations où le TGE était faible, il était possible de déduire des formules permettant de prédire certains phénotypes avec une bonne précision en fonction du nombre de gènes du réseau, de la densité d'interaction et des conditions initiales. En plus de la formulation de ces relations mathématiques, nous avons trouvé un certain nombre de propriétés dynamiques, notamment des comportements d'oscillation complexes, qui dépendaient en grande partie de la topologie du génotype et pour lesquelles aucune formule de ce type n'était déterminable. Pour les mesures intégrées de l'état d'expression des gènes, nous avons observé une variété de modèles d'oscillation, notamment des cycles périodiques stables avec une grande variété de durées de période, des cycles apériodiques et une dynamique apparemment chaotique. Il reste à déterminer si ces résultats sont applicables aux réseaux de régulation des gènes biologiques.