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Les Systèmes Complexes sont présents partout autour de nous. On peut les définir comme des entités en interaction reconfigurables, structurées sur plusieurs niveaux émergents d'organisation, où le tout ne peut se comprendre sans les parties et les parties sans le tout.
Un "système complexe" est de manière générale tout système comprenant un grand nombre d'entités hétérogènes, entre lesquelles des interactions locales créent des niveaux multiples de structuration et d'organisation collective. Les exemples que l'on peut citer incluent des systèmes naturels, allant de biomolécules et de cellules vivantes à des réseaux sociaux et à l'écosphère, tout en comprenant des systèmes artificiels sophistiqués comme l'Internet, les grands réseaux électriques ou tout logiciel distribué à grande échelle.
Les systèmes biologiques sont uniques par la complexité de leur fonctionnement et de leur régulation et l'étude intégrée des multiples niveaux qui concourent au comportement final de ces systèmes représente aujourd’hui un nouveau défi pour la communauté scientifique. Grace aux quantités toujours croissantes de données qui décrivent par le détail chacun des composants du système, de nouvelles opportunités s’offrent pour développer des approches de modélisation descriptive et prédictive. Ces développements sont applicables à l'ensemble du domaine de la science des systèmes complexes, depuis les réseaux sociaux jusqu'à la finance.
En médecine, cette prise de conscience ‘systémique’ a fait émerger un nouveau champ de recherche interdisciplinaire : la médecine translationnelle. Ce domaine ambitionne de comprendre et exploiter la diversité des manifestations cliniques et phénotypiques des maladies chez les patients pour mieux comprendre et modéliser l’émergence et l’évolution des maladies. A terme, ces développements ont pour vocation d’aboutir à des traitements optimisés et personnalisés.
L'équipe "Systèmes Complexes et Bioinformatique Translationnelle" couvre donc un large spectre de recherches en informatique, allant de la bioinformatique à l'intelligence artificielle.
Ses thèmes de recherche sont :
BIOGIM a une longue expérience dans l’analyse, l’annotation et la fouille de données biomédicales. Notamment, dans le domaine des maladies génétiques rares, le BIOGIM cherche à identifier les associations entre génotype et phénotype et à comprendre les patterns et tendances dans les données. Les méthodes traditionnelles, qui ont été fructueuses dans l’étude de systèmes simples, trouvent leurs limites lorsqu'elles sont appliquées à des systèmes dynamiques complexes, où le patrimoine génétique de chaque patient sous-tend un grand nombre de variations qui interagissent les unes avec les autres produisant des effets depuis le niveau atomique jusqu’à l'organisme.
Les questions que nous abordons aujourd'hui se focalisent d’une part, sur la façon d'identifier les points critiques dans un système biologique complexe et d’autre part, sur la façon de prédire l'impact des perturbations (mutations, médicaments, par exemples) sur la stabilité et le comportement du système. Cela nécessite une modélisation théorique multi-échelle et multimodale des fonctions biologiques et de leurs régulations qui sous-tendent les phénotypes observés, et ce, dans un contexte de prise en compte de leurs interactions dynamiques avec l’environnement.
BIONICS possède une expertise dans la modélisation des systèmes complexes et les algorithmes d'optimisation inspirés de la nature et notamment l'évolution artificielle et les systèmes immunitaires artificiels. Ces systèmes intrinsèquement massivement parallèles et asynchrones sont constitutifs de l'informatique du XXIè siècle, composée d'ordinateurs massivement parallèles en réseaux.
car ils sont intrinsèquement parallèles et asynchrones
, , ce qui caractérise les nouveaux ordinateurs (massivement parallèles)
avec des applications dans divers domaines, allant de la détermination des structures cristallographiques jusqu’à l’optimisation des parcours pédagogiques en e-learning.
Les membres de l'équipe participent à des projets de recherche en collaboration avec d'autres laboratoires de recherche ou entreprises. Ces travaux s'appuient sur deux plateformes logicielles.
La vie de l'équipe est rythmée par ses réunions d'équipe, l'accueil de chercheurs, et l'organisation de manifestations. L'équipe propose régulièrement des offres de stages, thèses et post-doc.
L'équipe est située sur les sites de la faculté de médecine à Strasbourg et de Télécom Physique à Illkirch.