Metabolic network modellingMetabolic network modelling, also known as metabolic network reconstruction or metabolic pathway analysis, allows for an in-depth insight into the molecular mechanisms of a particular organism. In particular, these models correlate the genome with molecular physiology. A reconstruction breaks down metabolic pathways (such as glycolysis and the citric acid cycle) into their respective reactions and enzymes, and analyzes them within the perspective of the entire network.
Réseau métaboliqueUn réseau métabolique est l'ensemble des processus métaboliques et physiques qui déterminent les propriétés physiologiques et biochimiques d'une cellule. Par conséquent, ces réseaux comprennent les réactions chimiques du métabolisme, les voies métaboliques, ainsi que les interactions régulatrices qui guident ces réactions. Avec le séquençage complet des génomes, il est maintenant possible de reconstituer le réseau de réactions biochimiques dans de nombreux organismes, des bactéries aux humains.
Voie métaboliqueUne voie métabolique est un ensemble de réactions chimiques catalysées par une série d'enzymes qui agissent de manière séquentielle. Chaque réaction constitue une étape d'un processus complexe de synthèse ou de dégradation d'une molécule biologique finale. Dans une voie métabolique, le produit de la réaction catalysée par une enzyme sert de substrat pour la réaction suivante. Les voies métaboliques peuvent être linéaires, ramifiées (ou branchées), voire cycliques.
MétabolismeLe métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent à l'intérieur de chaque cellule d'un être vivant et lui permettent notamment de se maintenir en vie, de se reproduire (se diviser), de se développer et de répondre aux stimuli de son environnement (échanges par exemple). Certaines de ces réactions chimiques se déroulent en dehors des cellules de l'organisme, comme la digestion ou le transport de substances entre cellules. Cependant, la plupart de ces réactions ont lieu dans les cellules elles-mêmes et constituent le métabolisme intermédiaire.
Biochimievignette|Représentation tridimensionnelle de la neuraminidase. Les coordonnées des atomes ont été obtenues par cristallographie aux rayons X sur un échantillon de protéine cristallisée. vignette| Relations schématiques entre la biochimie, la génétique et la biologie moléculaire. La biochimie est l'étude des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants, et notamment dans les cellules. La complexité des processus chimiques biologiques est contrôlée à travers la signalisation cellulaire et les transferts d'énergie au cours du métabolisme.
Réaction chimiqueUne réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les espèces chimiques qui constituent la matière sont modifiées. Les espèces qui sont consommées sont appelées réactifs ; les espèces formées au cours de la réaction sont appelées produits. Depuis les travaux de Lavoisier (1777), les scientifiques savent que la réaction chimique se fait sans variation mesurable de la masse : , qui traduit la conservation de la masse. thumb|La réaction aluminothermique est une oxydo-réduction spectaculaire.
Network medicineNetwork medicine is the application of network science towards identifying, preventing, and treating diseases. This field focuses on using network topology and network dynamics towards identifying diseases and developing medical drugs. Biological networks, such as protein-protein interactions and metabolic pathways, are utilized by network medicine. Disease networks, which map relationships between diseases and biological factors, also play an important role in the field.
Flux (metabolism)Flux, or metabolic flux is the rate of turnover of molecules through a metabolic pathway. Flux is regulated by the enzymes involved in a pathway. Within cells, regulation of flux is vital for all metabolic pathways to regulate the pathway's activity under different conditions. Flux is therefore of great interest in metabolic network modelling, where it is analysed via flux balance analysis and metabolic control analysis.
Réseau biologiqueUn réseau biologique est tout réseau touchant au domaine des systèmes biologiques. Un réseau est un système avec des sous-unités qui sont liées entre elle pour former un tout, comme des espèces formant un réseau alimentaire entier. Les réseaux biologiques fournissent une représentation mathématique des connexions trouvées dans les études écologiques, évolutives et physiologiques, tout comme les réseaux de neurones. L'analyse des réseaux biologiques par rapport aux maladies humaines a conduit au domaine de la médecine des réseaux.
Metabolic engineeringMetabolic engineering is the practice of optimizing genetic and regulatory processes within cells to increase the cell's production of a certain substance. These processes are chemical networks that use a series of biochemical reactions and enzymes that allow cells to convert raw materials into molecules necessary for the cell's survival. Metabolic engineering specifically seeks to mathematically model these networks, calculate a yield of useful products, and pin point parts of the network that constrain the production of these products.
Biological processBiological processes are those processes that are vital for an organism to live, and that shape its capacities for interacting with its environment. Biological processes are made of many chemical reactions or other events that are involved in the persistence and transformation of life forms. Metabolism and homeostasis are examples. Biological processes within an organism can also work as bioindicators. Scientists are able to look at an individual's biological processes to monitor the effects of environmental changes.
Flux balance analysisFlux balance analysis (FBA) is a mathematical method for simulating metabolism in genome-scale reconstructions of metabolic networks. In comparison to traditional methods of modeling, FBA is less intensive in terms of the input data required for constructing the model. Simulations performed using FBA are computationally inexpensive and can calculate steady-state metabolic fluxes for large models (over 2000 reactions) in a few seconds on modern personal computers.
Théorie métabolique de l'écologieLa théorie métabolique de l'écologie (MTE, pour Metabolic theory of ecology en anglais), est une théorie quantitative qui permet d'expliquer le lien entre le métabolisme, la taille des individus et leur température. Elle fut introduite par Arrhenius et Kleiber et synthétisée en 2004 dans un article rédigé par J.H Brown et al., "Toward a metabolic theory of ecology". Cette théorie prédit comment le métabolisme contrôle les processus écologiques à l'échelle des individus, des populations et des écosystèmes.
Cycle de KrebsLe cycle de Krebs, aussi appelé cycle de l'acide citrique par anglicisme, est une voie métabolique présente chez tous les organismes aérobies et dont la fonction première est d'oxyder les groupes acétyle, issus notamment de la dégradation des glucides, des lipides et des protéines, pour en récupérer l'énergie sous forme de huit électrons à haut potentiel de transfert et d'une molécule de GTP ou d'ATP ; les électrons à haut potentiel de transfert, récupérés sur le NADH et l'ubiquinol (, ou coenzyme réduite),
OmiqueLes branches de la science connues sous le nom d'omiques (ou -omiques) sont constituées de diverses disciplines de la biologie dont les noms se terminent par le suffixe « -omique », comme la génomique, la protéomique, la métabolomique, la métagénomique et la transcriptomique. Les « omiques » visent la caractérisation et la quantification collectives de pools de molécules biologiques qui se traduisent par la structure, la fonction et la dynamique d'un ou plusieurs organismes: le tout étant souvent utilisé pour décrire ou comprendre un phénotype.
Escherichia coliEscherichia coli, en abrégée E. coli, est une bactérie intestinale des organismes à sang chaud, Gram négatif, du genre Escherichia, en forme de bâtonnet. E. coli est une bactérie aero-anaerobie facultative, appartenant au groupe des colibacilles, très commune chez l'être humain. E. coli constitue, avec d'autres bactéries anaérobies facultatives, 0,1% du microbiote intestinal. Découverte en 1885, par le pédiatre et bactériologiste austro-allemand Theodor Escherich, dans des selles de chèvres, c'est un coliforme fécal généralement commensal.
Nicotinamide adénine dinucléotideLe nicotinamide adénine dinucléotide (NAD) est une coenzyme présente dans toutes les cellules vivantes. Il s'agit d'un dinucléotide, dans la mesure où la molécule est constituée d'un premier nucléotide, dont la base nucléique est l'adénine, uni à un second nucléotide, dont la base est le nicotinamide. Le NAD existe sous une forme oxydée, notée NAD+, et une forme réduite, notée NADH. Le NAD intervient dans le métabolisme comme transporteur d'électrons dans les réactions d'oxydoréduction, le NAD+ comme oxydant et le NADH comme réducteur.
ChémoinformatiqueLa chémoinformatique (anglicisme) ou chimio-informatique, est le domaine de la science qui consiste en l'application de l'informatique aux problèmes relatifs à la chimie. Elle a pour objectif de fournir des outils et des méthodes pour l'analyse et le traitement des données issues des différents domaines de la chimie. Elle est notamment utilisée en pharmacologie pour la découverte de nouvelles molécules actives et la prédiction de propriétés à partir de structures moléculaires.
Acide pyruviqueL’acide pyruvique est un composé chimique de formule . Il s'agit d'un ou portant à la fois une fonction acide carboxylique et une fonction cétone. Sa base conjuguée est l'anion pyruvate , un métabolite clé situé au carrefour de plusieurs voies métaboliques majeures des cellules vivantes, telles que la glycolyse, le cycle de Krebs et la néoglucogenèse, et peut être converti en acide gras, en alanine ou encore en éthanol après décarboxylation oxydative en acétyl-coenzyme A.
MétaboliteUn métabolite est un composé organique intermédiaire ou issu du métabolisme. On réserve ce terme en général aux petites molécules et aux monomères, par opposition aux macromolécules. Ainsi, le glucose est un métabolite, contrairement au glycogène, qui est un polysaccharide de poids moléculaire très élevé.
