Les organismes vivants ont développé des systèmes de régulation (« Régulation » redirige ici. Pour les autres significations, voir Régulation (homonymie) ) de leurs voies métaboliques, qui leur sont nécessaires pour survivre. Pourquoi ne pas s'inspirer de ces mécanismes afin d'améliorer notre maîtrise des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont...) et d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la...) ?
C'est dans cette optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière et de ses relations avec la vision.) que des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de...), de l'INRA et du CEA (1) ont développé un modèle mathématique (Un modèle mathématique est une traduction de la réalité pour pouvoir lui appliquer les outils, les techniques et les...) représentant les voies de biosynthèse des acides aminés (2) chez la plante Arabidopsis. Ce modèle a permis de reproduire fidèlement des mesures réalisées avec des plantes entières, démontrant ainsi son exactitude. Des simulations ont alors permis de comprendre qualitativement et quantitativement le fonctionnement d'un tel réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec...) de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.). Ces résultats viennent d'être publiés en ligne par la revue Molecular Systems Biology.
Imaginez qu'une usine fabrique simultanément, à partir d'un même stock de pièces détachées, plusieurs modèles de voiture à une vitesse (La vitesse est une grandeur physique qui permet d'évaluer l'évolution d'une quantité en fonction du temps.) de 20 000 voitures par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à...) et qu'elle doive, de plus, adapter sa vitesse de production à un apport de pièces détachées plus ou moins efficace ainsi qu'à une demande très fluctuante des consommateurs. À ce rythme, plus d'un milliard de voitures peuvent être fabriquées en une journée. On comprend aisément qu'à cette vitesse, le moindre retard lors d'une étape puisse conduire à un chaos indescriptible.
De tels flux sont caractéristiques des processus de synthèse des petites molécules dans les organismes vivants (métabolisme). Ces derniers ont en effet été capables, au cours de l'évolution, de développer des systèmes de contrôle permettant de gérer leur production de molécules, à des vitesses parfois encore 1 000 fois plus grandes. Ces mécanismes de contrôle sont nécessaires pour éviter une rupture de stock ou un engorgement qui ralentiraient la croissance de la plante, ou tueraient les cellules, lors d'un changement dans leur environnement. Par exemple, la lumière, source d'énergie pour les plantes, peut augmenter brusquement après le passage d'un nuage ; un coup de vent peut faire baisser la température (La température d'un système est une fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules, c'est-à-dire de...) d'une dizaine de degrés, divisant ainsi la vitesse de travail dans la cellule par deux.
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