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Les mathématiques - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines

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"Ça paraît merveilleux de modéliser la vie par une équation" : Pierre Gabriel, mathématicien

Pierre Gabriel
Pour progresser dans le diagnostic de la maladie de la vache folle, les tubes à essai ne suffisent pas. Crayon en main, Pierre Gabriel, chercheur au Laboratoire de mathématiques de Versailles, élabore des équations qui permettent de mieux comprendre l'évolution de la maladie.

Informations pratiques :

Date
publié vendredi 8 février 2013

La vie, c’est compliqué. Même quand on descend à l’échelle quasi indétectable des maladies à prions comme celle de Creutzfeldt-Jacob, dite de la « vache folle », son évolution est si complexe qu’il faut un mathématicien pour s’y retrouver. Pierre Gabriel, maître de conférences en mathématiques à l’université de Versailles Saint-Quentin et chercheur au Laboratoire de mathématiques de Versailles, aide les biologistes à chercher le moyen de diagnostiquer cette maladie. Le 6 décembre 2012, à tout juste 29 ans, il a reçu le prix solennel de la Chancellerie « Thiessé de Rosemont/Demassieux » pour ses recherches.

« Je fais des mathématiques théoriques, dont une partie seulement pourra peut-être, plus tard, être utile aux biologistes qui travaillent sur les maladies à prions. Eux-mêmes en sont encore à comprendre la nature de ces maladies », prévient Pierre Gabriel. Depuis les années soixante, les chercheurs pensent que l’agent responsable des maladies comme la vache folle ou la tremblante  du mouton est un prion (une protéine qui a changé de forme et est devenue nocive), qui s’agrège et se concentre dans le cerveau et la moelle épinière. Cette maladie est très difficile à diagnostiquer à partir d’un échantillon sanguin. Les biologistes ont contourné le problème en cultivant in vitro cet échantillon, jusqu’à ce qu’il y ait suffisamment d’agrégats de protéines nuisibles pour qu’ils soient repérés.

Coupe histologique d'un cerveau atteint de la maladie de Creutzfeldt-Jacob (image Inra sous licence Creative Commons)

Pour faire grandir ces agrégats de protéines, il faut un savant mélange d’incubation pour les laisser croître, et de coups d’ultrasons pour les casser. Oui, mais quel savant mélange ? « Les biologistes ne peuvent pas se permettre de tester toutes les manières de procéder, explique Pierre Gabriel : ils perdraient énormément de temps, à manipuler des protéines extrêmement dangereuses. Donc, c’est beaucoup plus avantageux, et moins dangereux, de modéliser ces expériences avec une feuille de papier et un ordinateur. » Et voilà comment les mathématiciens entrent en jeu.

Pierre Gabriel a donc perfectionné le modèle mathématique que les biologistes pourront utiliser pour équilibrer au mieux les phases d’incubation et d’ultrasons, pour que les prions grandissent, et qu’on arrive, peut-être un jour, à diagnostiquer la maladie avant que son porteur ne contamine d’autres personnes. Il est arrivé à un modèle à partir duquel on peut écrire une infinité d’équations. Il tient compte de la taille des agrégats de protéines, de leur croissance, de leur mort… Pour arriver au modèle suivant :

formule Pierre Gabriel

Cette équation est déjà un peu difficile à lire pour les profanes. Et pourtant, « cette équation n’est qu’un modèle très simplifié du comportement des polymères. Elle fait des moyennes, sans tenir compte de l’aléatoire. Elle ne prend pas en compte les interactions avec les autres molécules des cellules, ni le comportement dans l’espace… Ca paraît merveilleux de modéliser la vie par une équation, mais en fait on modélise une vision très simpliste de la réalité. » Une vision déjà bien plus efficace que l’intuition des biologistes, certes, mais qui demande encore beaucoup de travail avant de s’avérer utile.

Alors Pierre Gabriel poursuit ses calculs, aux côtés des autres chercheurs du laboratoire de mathématiques de Versailles. Des calculs aux nombreuses applications possibles. « C’est l’avantage des modèles mathématiques : ce modèle peut servir au diagnostic des maladies à prions, mais également à l’étude de polymères aussi différents que ceux des sprays cosmétiques ! » La vie sous toutes ses formes, des plus graves aux plus futiles.

 

Informations complémentaires :

Contact : Clara Tomasini

Dernière mise à jour de cette page : 9 juillet 2014


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