Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont développé et testé un nouveau logiciel, appelé Spatial Modeling Algorithms for Reactions and Transport (SMART), capable de simuler de manière réaliste les réseaux de signalisation cellulaire, les systèmes complexes d’interactions moléculaires qui permettent aux cellules de répondre à divers indices de leur environnement.
Les réseaux de signalisation cellulaire impliquent de nombreuses étapes distinctes et sont également grandement influencés par les formes complexes et tridimensionnelles des cellules et des composants subcellulaires, ce qui les rend difficiles à simuler avec les outils existants. SMART propose une solution à ce problème, qui pourrait contribuer à accélérer la recherche dans des domaines des sciences de la vie, tels que la biologie des systèmes, la pharmacologie et le génie biomédical.
Les chercheurs ont testé avec succès le nouveau logiciel dans des systèmes biologiques à plusieurs échelles différentes, depuis la signalisation cellulaire en réponse à des signaux adhésifs, jusqu’aux événements de libération de calcium dans les régions subcellulaires des neurones et des cellules du muscle cardiaque, jusqu’à la production d’ATP (la monnaie énergétique des cellules). dans une représentation détaillée d’une seule mitochondrie.
Cette vidéo montre une simulation créée avec SMART qui présente la dynamique de la libération du calcium dans les cellules cardiaques. Ce processus est essentiel à la contraction des muscles cardiaques. Crédit : Emmet Francis, Ph.D., boursier postdoctoral de l’American Society for Engineering Education dans le groupe de recherche supervisé par le professeur Padmini Rangamani, Ph.D., tous deux affiliés au département de pharmacologie de la faculté de médecine de l’UC San Diego et au département de génie mécanique et aérospatial à la Jacobs School of Engineering de l’UC San Diego.
En fournissant un outil flexible, précis et efficace pour modéliser les réseaux de signalisation cellulaire, SMART ouvre la voie à des simulations plus détaillées pour faire progresser notre compréhension du comportement cellulaire et piloter le développement de nouveaux traitements pour les maladies humaines.
L’étude, publiée dans Science informatique de la naturea été dirigé par Emmet Francis, Ph.D., chercheur postdoctoral de l’American Society for Engineering Education, dans le groupe de recherche supervisé par le professeur Padmini Rangamani, Ph.D., tous deux affiliés au département de pharmacologie de la faculté de médecine de l’UC San Diego et le Département de génie mécanique et aérospatial de la Jacobs School of Engineering de l’UC San Diego. La version initiale de ce logiciel a été écrite par Justin Laughlin, Ph.D., un ancien étudiant diplômé du groupe de Rangamani.
SMART fait partie d’une collaboration en cours avec une équipe de recherche dirigée par Marie Rognes, Ph.D., au laboratoire de recherche Simula à Oslo, en Norvège.
Plus d’informations :
Science informatique de la nature (2024). DOI : 10.1038/s43588-024-00745-x. www.nature.com/articles/s43588-024-00745-x