page d'accueil   sommaire   faculté  

Unité de Chronobiologie théorique [Unit of Theoretical Chronobiology] (UTC)
Faculté des Sciences / faculty of Sciences - Chimie (unité ULB494)

Au sein de l'Unité de Chronobiologie Théorique, nous étudions au moyen de modèles computationnels les bases moléculaires des rythmes biologiques et des phénomènes de seuil au niveau cellulaire. Nos recherches portent principalement sur la modélisation des oscillations et ondes de calcium, de l'horloge circadienne, du cycle cellulaire, et de la différentiation cellulaire. Nous nous intéressons également aux implications physiologiques de ces processus et aux pathologies liées à leurs dysfonctionnements. Dans ce cadre, nous étudions par exemple les origines des dérégulations calciques menant à l'infertilité ou à la maladie d'Alzheimer, les troubles du sommeil liés à une dysfonction de l'horloge circadienne ou encore l'incidence des rythmes circadiens sur les développements de certains cancers. [In the Unit of Theoretical Chronobiology, we investigate by means of theoretical models the molecular bases of biological rhythms and threshold phenomena at the cellular level. Our modeling approach primarily pertains to the oscillations and waves of cytosolic calcium, the circadian clock, the cell cycle, and cellular differentiation. We also focus on physiological implications of these processes and on their associated pathological disorders. In this context, we study the origin of calcium deregulations leading to infertility or Alzheimer's disease, as well as sleep phase disorders linked to dysfunction of the circadian clock, but also the influence of circadian rhythms on cell proliferation and cancer.]



coordonnées / contact details


Unité de Chronobiologie théorique [Unit of Theoretical Chronobiology]
tel +32-2-650.57.94 / +32-2-650.57.86, fax +32-2-650.57.67, gdupont@ulb.ac.be, jleloup@ulb.ac.be
http://www.ulb.ac.be/sciences/utc/
Campus de la Plaine, Campus Plaine, bâtiment NO, niveau 5, local 2.O5.105 / 2.O5.114
CP231, boulevard du Triomphe, 1050 Bruxelles

Pour en savoir plus, consultez le site web de l'unité.



responsables / head


Prof. Geneviève DUPONT Jean-Christophe LELOUP


composition / members


Joëlle DE CALUWE Laurane DE MOT Albert GOLDBETER Didier GONZE


projets / projects


Modélisation des oscillations et des ondes de calcium cytosolique [Modelling oscillations and waves of cytosolic calcium]
En réponse à une stimulation par une hormone ou un neurotransmetteur, la plupart des cellules répondent par des augmentations répétées de leur concentration en calcium intracellulaire. De plus, chaque pic se propage sous la forme d'une onde à l'intérieur d'une cellule ou entre cellules adjacentes. Nous étudions sur base de modèles, développés en collaboration étroite avec des expérimentateurs, les mécanismes de ces oscillations et de ces ondes, ainsi que leurs rôles physiologiques. En particulier, nous développons des outils computationnels permettant d'investiguer le rôle de la dynamique calcique dans des processus physiologiques ou pathophysiologiques telles que la sécrétion, la fécondation ou la maladie d'Alzheimer. [In response to a stimulation by a hormone or a neurotransmitter, most cells respond by repetitive increases of their intracellular calcium concentration. Moreover, each spike propagates as a wave both inside the cell and between adjacent cells. Using theoretical models developed in close collaboration with experimentalists, we study the mechanisms of these oscillations and waves, as well as their physiological roles. In particular, we develop coomputational tools allowing to investigate the role of calcium dynamics in physiological and pathophysiological porcesses such as secretion, fertilization or Alzheimer's disease.]

Etude théorique des troubles physiologiques associés à des dysfonctionnements de l'horloge circadienne [Theoretical study of physiological disorders associated with dysfunctions of the circadian clock]
Les rythmes circadiens, d'une période proche de 24h, sont connus chez la plupart des organismes vivants et jouent un rôle fondamental dans l'adaptation de ces organismes à leur environnement. Depuis quelques années, des progrès remarquables ont été obtenus dans la compréhension du mécanisme moléculaire à l'origine de ces rythmes chez les mammifères et en particulier chez l'homme. Des modèles computationnels ont ainsi été développés afin d'analyser et clarifier le réseau de régulation qui sous-tend les rythmes circadiens de même que les bases dynamiques des troubles physiologiques associés au dysfonctionnement de l'horloge circadienne. Dans ce cadre, nous étudions plus particulièrement le lien ente l'horloge circadienne et les troubles du sommeil, les dépressions (bipolaires ou saisonnières) ainsi que l'effet des décalages horaires ou du travail posté. [Circadian rhythms, with a period close to 24h, are observed in most living organisms and play a fundamental role in the adaptation of these organisms to their environment. Since several years, remarkable advances have permitted to largely unravel the molecular bases of circadian rhythms in mammals and more particularly in humans. Computational models were thus developped in order to analyze and clarify the regulatory network at the origin of circadian rhythms as well as the dynamical bases of physiological disorders associated with a dysfunction of the circadian clock. In this context, we mainly focus on the link between the circadian clock and sleep phase disorders, (bipolar or seasonal) depressions as well as the effect of jet lag and shift work.]

Nutrition et rythmes circadiens chez les plantes [Nutrition and circadian rhythms in plants]
Les rythmes circadiens, d'une période proche de 24h, sont connus chez la plupart des organismes vivants et jouent un rôle fondamental dans l'adaptation de ces organismes à leur environnement. Des progrès remarquables ont récemment été obtenus dans la compréhension du mécanisme moléculaire à l'origine de ces rythmes chez les plantes. Des modèles computationnels ont ainsi été développés récemment afin d'analyser et clarifier le réseau de régulation qui sous-tend ces rythmes. Nous investiguons à l'aide de ces modèles l'effet de la nutrition, et plus particulièrement la carence en magnésium, sur l'horloge circadienne d'Arabidopsis. Cette étude se base sur des approches computationnelles (dans notre Unité) combinées à des approches expérimentales (dans le laboratoire Physiologie et de Génétique Moléculaire des Plantes de l'ULB). Ce projet collaboratif appartient à l'ARC (Action de Recherche concertée) 2012-2017 « Nutrition and circadian rhythms in plants » (http://www.ulb.ac.be/recherche/presentation/fr-arcleloup.html). [Circadian rhythms, with a period close to 24h, are observed in most living organisms and play a fundamental role in the adaptation of these organisms to their environment. Recently, remarkable advances have permitted to largely unravel the molecular bases of circadian rhythms in plants. Computational models were thus developped in order to analyze and clarify the regulatory network at the origin of these rhythms. We investigate by means of such models the effect of nutrition, and more particularly magnesium depletion, on the circadian rhythms of Arabidopsis. This study is based on computational approaches (in our Unit) combined with experimental approaches (in the Laboratory of Physiology and Molecular Genetics of Plants, ULB). This collaborative project pertains to the ARC (Action de Recherche Concertée) 2012-2017 « Nutrition and circadian rhythms in plants » (http://www.ulb.ac.be/recherche/presentation/fr-arcleloup.html).]

Modélisation de la dynamique du cycle cellulaire des cellules de mammifères. [Modeling the dynamics of the mammalian cell cycle.]
Ce projet a pour but de modéliser le comportement dynamique du réseau de kinases dépendantes de cyclines (Cdks) contrôlant la progression dans le cycle cellulaire. L'étude de ce modèle montre comment les différents mécanismes de régulation du réseau de cyclines/Cdk conduit à son auto-organisation temporelle sous forme d'oscillations entretenues. Ces oscillations correspondent à l'activation séquentielle des complexes cycline/Cdk contrôlant les phases successives du cycle cellulaire. [Modeling the sequential activation of the pairs of cyclins and cyclin-dependent kinases (Cdks) controlling the successive phases of the cell cycle.]

Modélisation de le différentiation cellulaire et de l'horloge de segmentation [Modeling cell differentiation and the segmentation clock]
En collaboration avec le laboratoire de Claire Chazaud (Université de Clermont-Ferrand), nous modélisons le processus de différentiation des cellules de la masse cellulaire interne en épiblaste et endoderme primitif lors du développement embryonnaire chez la souris. Nous nous intéressons en particulier au rôle joué par la voie de signalisation FGF-MAPK dans ce processus. Un autre aspect de cette étude se rapporte au mécanisme moléculaire de l'horloge de segmentation qui contrôle la somitogénèse (formation de somites au cours du développement chez les vertébrés). [In collaboration with the laboratory of Claire Chazaud (University of Clermont-Ferrand), we model the process of cellular differentiation of inner cells in epiblast and primitive endoderm, which occurs during early embryonic development in mice. In particular, we aim at understanding the role played by the FGF-MAPK signaling cascade. Another aspect of this research pertains to the molecular mechanism of the segmentation clock that controls somitogenesis. ]



publications





theses


NDIAYE Dieynaba, ''Rôle des mitochondries dans la régulation des oscillations de calcium des hépatocytes : approches expérimentale et computationnelle'' (Promoteur Prof. G. Dupont et Prof. L. Combettes), 2013

ALTINOK Atilla, ''Modélisation du cycle cellulaire par un automate stochastique [ressource électronique] : application à la chronopharmacologie d'agents anticancéreux'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 2011

GERARD Claude, ''Auto-organisation temporelle du réseau de kinases dépendantes de cyclines contrôlant le cycle cellulaire chez les mammifères'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 2009

HOUART Gérald, ''Modélisation de la dynamique du Ca2+ intracellulaire : Oscillations complexes, bistabilité, et codage par fréquence des signaux calciques par la CaM kinase'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter; co-promoteur Dr. G. Dupont), 2001

GONZE Didier, ''Modélisation des rythmes circadiens : Mécanismes moléculaires et rôle d'adaptation à l'environnement'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 2001

LELOUP Jean-Christophe, ''Modélisation du mécanisme moléculaire des rythmes circadiens chez la drosophile'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 2000

SUSA Isabella, ''Modélisation mathématique des oscillations en salves du potentiel membranaire dans les neurones et les cellules ß pancréatiques'' (Promoteur Dr. J.-L. Martiel de l'Université Joseph Fournier de Grenoble; co-promoteur Prof. A. Goldbeter), 1999

GUIDI Gianluca M., ''Bistability, irreversible transitions between multiple steady states and oscillations in chemical and enzymatic systems: A theoretical analysis'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1998

SCHEPERS Hans E., ''Theoretical models for oscillations and bistability in cellular signaling involving receptor desensitization'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1997

ROMOND Pierre-Charles, ''Modélisation des oscillateurs biochimiques contrôlant la dynamique du cycle cellulaire'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1997

HALLOY José, ''Analyse des comportements dynamiques d'un oscillateur cellulaire: Le système de communication par signaux d'AMP cyclique chez Dictyostelium discoideum'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1996

DUPONT Geneviève, ''Modélisation des oscillations et des ondes de calcium intracellulaire'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1993

LI Yue-Xian, ''Pulsatile hormonal signaling. A theoretical approach'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1992

DECROLY Olivier, ''Du comportement périodique simple aux oscillations complexes dans les systèmes biochimiques: Bursting, chaos et attracteurs multiples'' (Promoteur Prof. A. Goldbeter), 1987



collaborations


Dr. L. Combettes, INSERM, Université de Paris-Sud, Orsay, France

Prof. S. Swillens, ULB, Faculté de Médecine, IRIBHM, Bruxelles, Belgique

Prof. C. Erneux, ULB, Faculté de Médecine, IRIBHM, Bruxelles, Belgique

Drs M. Laurent and M. Jacquet, Université de Paris-Sud, Orsay, France

Prof. F. Lévi, Equipe INSERM E0354, Hôpital Paul Brousse, Villejuif, France

Prof. O. Pourquié, CNRS /INSERM/ Université de Strasbourg, Institute of Genetics and Molecular and Cellular Biology (IGMCB), Strasbourg, France

Dr. R. Dumollard, CNRS, Laboratoire de Biologie Marine, Villefranche-sur-mer, France

Prof. J. Challis, University of Leicester, Department of Cell Physiology and Pharmacology, Leicester, Grande-Bretagne

Pr. François Rouyer, CNRS, Institut Alfred Fessard, Gif-sur-Yvette, France

Prof. Luc Leybaert, Ghent University, Dept. Basic Medical Sciences - Physiology group, Ghent, ALLEMAGNE (REP.FED.)

Dr. Marc Hafner, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Suisse



prix / awards


Membre de l'Académie Royale des Sciences de Belgique, Directeur de la Classe des Sciences 2009 - Albert GOLDBETER

Chaire internationale de recherche Blaise Pascal à l'Université de Paris 11-Sud (Orsay) en 2005-2006. - Albert GOLDBETER

Prix 'Léon et Henri Fredericq' octroyé par la 'Classe des Sciences de l'Académie Royale de Belgique' - Geneviève DUPONT

Prix Merck Sharp & Dohme 1991 - Albert GOLDBETER

Chaire internationale de recherche Blaise Pascal à l'Université de Paris 11-Sud (Orsay) en 2005-2006 - Albert GOLDBETER

Chaire Francqui à l'Université de Liège en 2007 - Albert GOLDBETER

Membre du Comité National de Biophysique - Albert GOLDBETER

Membre du Comité éditorial du Journal of Theoretical Biology - Albert GOLDBETER

Prix 'Léon et Henri Fredericq' octroyé par la 'Classe des Sciences de l'Académie Royale de Belgique' - Geneviève DUPONT

Prix quinquennal du FNRS - Prix DR A. De LEEUW-DAMRY-BOULART, Sciences exactes fondamentales 2010 - Albert GOLDBETER

Prix CEPULB 2011 - Jean-Christophe LELOUP



savoir-faire/équipements / know-how, equipment


Modélisation du comportement dynamique des systèmes biochimiques et cellulaires: construction de modèles mathématiques, analyse et simulations numériques



mots clés pour non-spécialistes / keywords for non-specialists


biologie des systèmes chronobiologie cycle cellulaire dynamique du calcium rythme circadien


disciplines et mots clés / disciplines and keywords


Biologie cellulaire Biologie du sol (relations sol plantes) Biologie théorique Biophysique Chimie théorique

arabidopsis carence en magnésium cdk codage par fréquence cycle cellulaire cyclines décalage horaire dépressions saisonnières fécondation horloge biologique (chez l'homme) horloge de segmentation kinases dépendantes de cyclines maladie d'alzheimer multistabilité nanog-gata6 nutrition oscillations de calcium rythme cellulaire sécretion travail posté troubles bipolaires troubles du sommeil troubles physiologiques