Un système biologique n’est pas une addition d’organes, de cellules, de molécules ou de fonctions indépendantes.

Une modification locale peut produire des conséquences ailleurs. Une réponse protectrice dans un contexte peut devenir délétère dans un autre. Un même signal peut produire des effets différents selon l’histoire du système, son état actuel, ses régulations et ses interactions avec son environnement.

C’est ce qui rend le vivant particulièrement difficile à comprendre.

Symbiote apporte une couche de représentation systémique destinée à observer l’organisation qui relie les différents niveaux du vivant, leurs dépendances, leurs régulations et leurs transformations.

Les travaux de recherche associés au programme montrent précisément que la cellule, l’organisme, le système immunitaire, le microbiome, le développement ou encore l’écosystème ne reposent pas sur les mêmes mécanismes, mais rencontrent des problèmes organisationnels comparables lorsqu’ils doivent maintenir leur viabilité.

Du moléculaire à l’organisme

La santé peut être observée à plusieurs échelles.

Molécules et interactions

Les mécanismes moléculaires restent indispensables pour comprendre le vivant.

Protéines, métabolites, récepteurs, voies de signalisation, molécules thérapeutiques ou interactions biochimiques peuvent être intégrés dans une représentation plus large afin d’étudier comment un effet local s’inscrit dans l’organisation globale du système.

Symbiote ne remplace pas la biologie moléculaire, la pharmacologie, la modélisation moléculaire ou les approches quantitatives spécialisées.

Il permet d’ajouter une question :

que devient l’ensemble du système lorsque ce mécanisme est modifié ?

Cellule

La cellule constitue déjà un système extrêmement organisé.

Elle échange avec son environnement, régule ses ressources, traite des perturbations, répare certains dommages et modifie son fonctionnement lorsque les conditions changent.

Les travaux sur la viabilité biologique montrent que la persistance cellulaire ne dépend pas d’une seule fonction, mais de l’intégration de plusieurs dimensions : frontière, échanges, régulation, mémoire, réponse au stress, réparation et reconfiguration.

Cela permet d’étudier la cellule non seulement comme un ensemble de mécanismes, mais comme une organisation dynamique qui doit maintenir ses conditions de continuation.

Tissus

À l’échelle du tissu, de nouvelles propriétés apparaissent.

Les cellules communiquent, se différencient, se spécialisent, coopèrent et répondent aux contraintes locales.

Une modification dans une population cellulaire peut changer l’environnement des autres et entraîner une transformation progressive de l’ensemble.

La question systémique devient alors :

comment une dynamique locale devient-elle une dynamique tissulaire ?

Organes

Un organe ne fonctionne pas seul.

Son comportement dépend de ses échanges avec d’autres organes, de sa vascularisation, de son innervation, de son environnement hormonal, immunitaire, métabolique et mécanique.

Symbiote permet d’envisager ces dépendances explicitement au lieu d’étudier chaque fonction comme si elle était isolée.

Organisme

À l’échelle de l’organisme, les niveaux précédents deviennent interdépendants.

Système nerveux, immunité, métabolisme, endocrinologie, microbiome, tissus et environnement participent à une même dynamique.

La santé peut alors être abordée non comme la normalité de chaque variable prise séparément, mais comme la capacité du système à maintenir une organisation compatible avec sa continuation malgré les variations.

Les travaux du programme décrivent précisément l’organisme comme un système maintenant sa viabilité par régulation allostatique et intégration entre plusieurs sous-systèmes.

Comprendre les interactions entre systèmes

L’un des principaux apports d’une approche systémique est de pouvoir relier des phénomènes étudiés habituellement dans des disciplines différentes.

Inflammation, métabolisme, système immunitaire, microbiome, hormones, stress, réparation tissulaire ou environnement peuvent s’influencer mutuellement.

Il ne s’agit pas de dire que tout explique tout.

Il s’agit au contraire de rendre les relations explicites et testables.

Symbiote permet de construire une représentation dans laquelle on peut distinguer :

les composants, les relations, les flux, les contraintes, les régulations, les perturbations et les changements de régime.

Cela permet ensuite d’étudier comment une dynamique apparue dans une partie du système peut être compensée, amplifiée ou transformée ailleurs.

Un même événement ne produit pas toujours le même effet

C’est un point essentiel pour comprendre le vivant.

Un système biologique ne répond pas mécaniquement à une entrée extérieure.

L’effet d’un événement dépend de son organisation au moment où il survient, mais aussi de son histoire, de son état régulatoire et de ses couplages.

Les travaux sur le système immunitaire en donnent un exemple très clair : une même exposition peut conduire à des réponses très différentes selon l’histoire immunitaire et les conditions de régulation.

Cette logique peut être résumée simplement :

ce qui arrive au système compte, mais l’état du système au moment où cela arrive compte tout autant.

C’est précisément ce que l’approche systémique cherche à rendre visible.

Le système immunitaire comme système de régulation

Le système immunitaire est particulièrement intéressant parce qu’il montre pourquoi la santé ne peut pas être réduite à la maximisation d’une fonction.

Une réponse immunitaire plus forte n’est pas nécessairement une meilleure réponse.

Elle doit être proportionnée, localisée, régulée et compatible avec l’organisme.

Le système immunitaire doit simultanément défendre, tolérer, mémoriser, réparer et limiter ses propres effets.

Les travaux associés à Symbiote montrent ainsi que l’immunité peut être comprise comme un régime de régulation de la viabilité, dans lequel reconnaissance, mémoire, tolérance, inflammation et réparation ne peuvent pas être étudiées indépendamment les unes des autres.

Cette lecture permet notamment de distinguer une forte activité biologique d’un système réellement viable.

Microbiome : la santé dépasse les frontières de l’organisme

Le microbiome constitue un autre exemple particulièrement important.

L’organisme n’est pas un système fermé.

Il dépend en partie de communautés microbiennes avec lesquelles il entretient des relations métaboliques, immunitaires et fonctionnelles.

Le système hôte-microbiome montre ainsi que certaines conditions de viabilité peuvent être distribuées entre plusieurs systèmes couplés.

Cela change profondément la manière de représenter le vivant.

La frontière pertinente n’est pas toujours évidente.

Selon la question étudiée, le système peut être une cellule, un tissu, un organisme ou un ensemble d’organismes et de microorganismes en interaction.

Symbiote permet justement de choisir le niveau pertinent sans imposer à l’avance une frontière unique.

De l’état à la trajectoire

La santé est souvent observée au travers d’états ou de valeurs mesurées à un instant donné.

Or un système vivant peut changer fortement tout en restant viable.

À l’inverse, certaines variables peuvent sembler encore acceptables alors que l’organisation globale se rapproche progressivement d’un régime plus fragile.

Symbiote introduit donc une lecture par trajectoires.

On peut chercher à observer :

comment une perturbation apparaît, comment elle se propage, comment le système la régule, si certaines compensations deviennent permanentes, si de nouvelles dépendances apparaissent et si l’ensemble revient vers un régime compatible avec sa viabilité.

L’objectif est de passer d’une photographie du système à la compréhension de son évolution.

Comprendre les changements de régime

Le vivant ne fonctionne pas uniquement selon une logique sain / malade.

Entre deux états peuvent exister de nombreuses trajectoires et organisations intermédiaires.

Une réponse inflammatoire aiguë peut se résoudre ou devenir chronique.

Une adaptation peut restaurer une fonction ou stabiliser une nouvelle fragilité.

Une compensation peut être utile à court terme tout en devenant coûteuse lorsqu’elle persiste.

Le corpus montre précisément que certaines transformations biologiques doivent être comprises comme des changements de régime, et pas uniquement comme des variations d’intensité.

Symbiote peut aider à formaliser et comparer ces trajectoires.

Santé et viabilité

Un système vivant ne cherche pas nécessairement à maximiser une variable.

Il maintient un ensemble de conditions compatibles avec sa continuation.

Cela implique parfois des compromis.

Une forte réponse immunitaire peut être destructrice.

Une optimisation métabolique locale peut avoir des conséquences sur d’autres fonctions.

Une régulation peut limiter une performance immédiate pour préserver l’ensemble.

Les travaux de recherche définissent donc la viabilité non comme une valeur unique, mais comme un domaine de continuation défini par plusieurs contraintes propres au système étudié.

Cela ouvre une autre manière de poser les questions en santé :

quelles conditions permettent au système de continuer ?

Quelles marges conserve-t-il ?

Quelles régulations compensent une perturbation ?

Et à quel moment ces compensations cessent-elles d’être suffisantes ?

Ne pas optimiser une partie au détriment du tout

La systémique devient particulièrement importante lorsque plusieurs objectifs biologiques entrent en tension.

Un vivant doit être stable tout en restant adaptable.

Réactif tout en restant régulé.

Ouvert à son environnement sans perdre son intégrité.

Capable de mémoriser sans devenir prisonnier de son histoire.

Redondant sans être simplement répétitif.

Reconfigurable sans perdre sa cohérence.

C’est précisément cette combinaison qui apparaît dans les analyses comparatives des systèmes biologiques.

Cette approche permet d’interroger une intervention non seulement sur l’effet recherché, mais également sur les autres équilibres qu’elle modifie.

Médicament, intervention et perturbation du système

Cette lecture systémique peut aussi compléter la recherche thérapeutique.

Une molécule possède une cible, un mécanisme et des effets qui peuvent être étudiés avec les outils spécialisés existants.

Symbiote permettrait d’ajouter une autre échelle d’analyse :

comment cette intervention est-elle intégrée par l’organisation biologique ?

Quelles fonctions sont modifiées directement ?

Quelles régulations sont déclenchées ?

Quelles compensations apparaissent ?

Quels autres sous-systèmes sont affectés ?

La réponse dépend-elle du régime initial du système ?

L’objectif n’est pas de prédire à lui seul un effet thérapeutique ni de remplacer les essais biologiques ou cliniques.

Il est de fournir une représentation supplémentaire pour raisonner sur les conséquences systémiques d’une intervention.

Relier recherche fondamentale et observation clinique

La médecine produit aujourd’hui des volumes considérables de données.

Imagerie, biologie, génomique, transcriptomique, protéomique, métabolomique, microbiome, données physiologiques et données cliniques offrent des observations de plus en plus précises.

Mais accumuler des données ne suffit pas toujours à reconstruire l’organisation qui les relie.

Symbiote peut fournir une couche dans laquelle des observables provenant de disciplines différentes sont replacés dans une représentation commune des relations et des dynamiques.

L’objectif n’est donc pas de produire une nouvelle base de données médicale.

Il est de contribuer à relier des observations qui appartiennent au même système mais sont souvent regardées séparément.

Une systémique multi-échelles

Molécule

↓

Cellule

↓

Tissu

↓

Organe

↓

Systèmes physiologiques

↓

Organisme

↓

Microbiome et environnement

↓

Population et système de soins

Le niveau moléculaire influence le tissu, mais l’état du tissu modifie lui-même les conditions moléculaires.

L’environnement agit sur l’organisme, mais l’organisme transforme son environnement.

L’immunité agit localement et systémiquement.

C’est cette causalité distribuée et multi-échelles que la page doit faire sentir.

Des systèmes biologiques aux systèmes de santé

il ne faut pas s'arrêter à l'organisme.

Le système de santé est lui-même un système complexe.

Patient, soignants, établissements, laboratoires, pharmacie, dispositifs, parcours de soins, informations, ressources et décisions sont interdépendants.

Un retard à un endroit peut créer une saturation ailleurs.

Une optimisation d'un service peut déplacer la charge vers un autre.

Une rupture d'information peut modifier toute une trajectoire de prise en charge.

Symbiote peut donc également être appliqué à l'organisation du système de soins : parcours, flux, ressources, dépendances, tensions et continuité.

La même question systémique se retrouve alors à une autre échelle :

que provoque une action locale sur la trajectoire globale du système ?

Une couche complémentaire aux sciences et aux outils existants

Symbiote n'a pas vocation à remplacer la médecine, la biologie, la bioinformatique, la pharmacologie, l'épidémiologie, les modèles physiologiques ou les outils statistiques.

Il apporte une couche structurelle supplémentaire.

Chaque discipline continue à décrire précisément ses mécanismes et ses données.

Symbiote cherche à représenter comment ces mécanismes s'organisent ensemble, comment leurs effets se propagent et comment cette organisation évolue sous perturbation.

Cette approche comparative est précisément conçue pour relier plusieurs échelles sans supposer qu'elles fonctionnent avec les mêmes mécanismes.

De la compréhension des mécanismes à la compréhension du vivant

La médecine sait de mieux en mieux observer les parties.

Le défi est désormais aussi de comprendre le système qu'elles forment ensemble.

Symbiote ouvre cette possibilité en traitant le vivant comme une organisation dynamique dont la viabilité dépend de relations, de régulations, de mémoire, de couplages et de capacités de reconfiguration.

À toutes les échelles, la question reste :

Que devient le système lorsqu'une partie de son organisation change ?

Comprendre cette dynamique peut contribuer à mieux observer les fragilités, les compensations, les transitions et les conditions qui permettent à un système biologique de continuer.

Vous travaillez sur un système biologique, une problématique de santé ou une organisation de soins complexe ?

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