Afin de consolider et promouvoir les liens entre les communautés à l’interface entre la biologie et la physique, le groupement de recherche (GDR) “Approches quantitatives du vivant” (AQV) est créé en 2026. Ce GDR rassemble près de 400 scientifiques qui abordent les questions clés de la biologie en combinant les outils de cette discipline avec ceux de la physique.
La création du GDR « Approches quantitatives du vivant » (AQV) part d’un constat : pour mieux comprendre le vivant il est nécessaire de le quantifier, de le modéliser et de prendre en compte les lois de la physique et de la chimie qui s’y applique. Cette démarche ne peut être mise en œuvre que dans un cadre interdisciplinaire. Au-delà de l’importation d’outils et de concepts, il s'agit aussi d’aborder des questions clés de l’étude du vivant par des approches combinant biologie et physique. Dans l’autre sens, ces avancées permettent le développement de nouveaux concepts physiques dans des domaines tels que la matière active, la physique loin de l’équilibre, la robustesse au bruit, l’apprentissage dans des systèmes frustrés ou la dynamique des systèmes à très grande nombre de dimensions.
Le GDR AQV consolide et promeut les liens entre les communautés à l’interface entre la biologie et la physique pour explorer les questions clés sur la biologie. Chacune de ces questions sur les systèmes biologiques nécessite potentiellement la mobilisation conjointe d'un spectre très large de compétences : biologie, physique théorique et expérimentale, ingénierie et chimie.
Le domaine de la neuro-physique vise à comprendre le cerveau et le système nerveux à l'aide d'outils et de concepts issus de la physique. Cela comprend l'étude de l'activité électrique des neurones, la dynamique des réseaux neuronaux et les mécanismes physiques qui sous-tendent la perception sensorielle et le comportement. Les scientifiques qui étudient les fonctions cérébrales, les circuits neuronaux et le développement de nouvelles neurotechnologies s’inscrivent dans cet axe du GDR AQV.
L’immunobiophysique s’intéresse à l’étude des processus physiques gouvernant le fonctionnement du système immunitaire. Les réponses immunitaires résultent d’interactions complexes intervenant à diverses échelles temporelles et spatiales, allant de la molécule unique jusqu’aux échanges entre une cellule immunitaire et son microenvironnement. Ce champ inclut notamment l’étude des mécanismes de migration et d’interaction des cellules immunitaires au sein des tissus, de l’impact des forces mécaniques sur leurs fonctions, ainsi que des principes physiques impliqués dans la reconnaissance des agents pathogènes.
Un axe du GDR AQV explore les processus écologiques et évolutifs. Il peut s'agir d'étudier la dynamique des populations, les interactions entre les espèces, la propagation des maladies et l'impact des changements environnementaux sur la biodiversité. Les chercheurs et chercheuses de ce domaine utilisent la modélisation mathématique, l'analyse statistique et des approches expérimentales pour étudier ces systèmes complexes.
Les systèmes vivants, à toutes les échelles acquièrent, traitent, échangent et exploitent l’information pour s’organiser et interagir avec leur environnement et leurs congénères. L’information biologique, qu’elle soit génétique, biochimique, mécanique, sensorielle ou comportementale, est au cœur des dynamiques du vivant et sous-tend des processus aussi variés que l’adaptation, l’apprentissage ou l’évolution. Un axe du GDR AQV s’intéresse à la manière dont les systèmes biologiques, du niveau cellulaire aux groupes animaux, acquièrent, traitent et exploitent l’information pour guider leur organisation, leurs comportements et leurs interactions. Au cœur de cette approche se trouvent des questions fondamentales sur la nature de l’information biologique, la manière dont elle est codée, transmise et décodée, ainsi que sur ses implications pour la robustesse et la plasticité des systèmes vivants.
Un axe du GDR AQV se concentre sur l’intégration de l’intelligence artificielle comme outil de découverte et de modélisation au cœur même des systèmes biologiques. Si l’analyse automatisée d’images ou de données omiques est désormais courante, l’enjeu est d’aller plus loin en développant des approches qui tiennent compte de la complexité structurée, dynamique et multi-échelle du vivant, tirant parti des architectures de réseaux neuronaux artificiels les plus récentes.
La biologie synthétique et des systèmes se concentre sur la conception et l'ingénierie de systèmes biologiques dotés de nouvelles fonctions. Ce domaine s'appuie fortement sur des approches quantitatives, notamment la modélisation mathématique, l'analyse computationnelle et les techniques expérimentales à haut débit. Ce thème implique les scientifiques intéressés par l'ingénierie de nouveaux systèmes biologiques pour des applications en médecine, en biotechnologie et en biorestauration.
Coordinateur : Fabien MONTEL, Chercheur CNRS au Laboratoire de physique de l'ENS de Lyon (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon) - fabien.montel@ens-lyon.fr
