The Chemical Basis of Morphogenesis

The Chemical Basis of Morphogenesis

''The Chemical Basis of Morphogenesis (Les Fondements chimiques de la morphogénèse) est un article écrit par Alan Turing en 1951 qui propose un modèle quant au processus naturel d'apparition de non-uniformité au sein d'un milieu de distribution spatiale uniforme et homogène à l'état initial. Sa théorie, que l'on peut voir comme une théorie de la morphogénèse par réaction-diffusion, a servi de modèle de base en biologie théorique[1] et est considérée par certains comme un tout premier pas dans la théorie du chaos[2]. Ce modèle est expliqué au niveau moléculaire. Il implique deux molécules : la première agit comme activateur, initiant un processus d'émergence dans l'espace d'un motif particulier et s'auto-amplifiant par rétrocation positive mais stimulant aussi une deuxième molécule agissant comme un inhibiteur et se diffusant plus rapidement, plus loin dans l'espace[3].

Applications

Les systèmes de réaction-diffusion, en tant que modèles pour l'étude de la formation des motifs, ont suscité beaucoup d'intérêt. De tels motifs (spirales, cercles concentriques, hexagones, bandes, solitons dissipatifs…) peuvent se retrouver dans divers systèmes de réaction-diffusion malgré d'importantes différences entre ces systèmes, par exemple du point de vue des réactions locales.

Certains soutiennent aussi que les phénomènes de réaction-diffusion sont essentiels à la compréhension des processus relatifs à la pigmentation du derme ou des coquillages, du pelage des animaux[4],[5], l'espacement des dunes ou des arbres dans la savane, les horloges biologiques[6] . Une autre raison de l'intérêt porté aux systèmes de réaction-diffusion est qu'ils peuvent souvent être traités mathématiquement par des outils d'analyse et ce bien qu'ils se modélisent par des équations différentielles partielles non-linéaires[7],[8],[9].

Références

  1. ↑ (en) L.G. Harrison, Kinetic Theory of Living Pattern, Cambridge University Press, 1993 
  2. ↑ (en) John Gribbon, Deep Simplicity, Random House, 2004 
  3. ↑ (en) P. Maini et coll, « The Turing model comes of molecular age », dans Science, no 314, 2006, p. 1397-1398 
  4. ↑ (en) H. Meinhardt, Models of Biological Pattern Formation, Academic Press, 1982 
  5. ↑ (en) J. D. Murray, Mathematical Biology, Springer, 1993 
  6. ↑ (en) S. Kondo et coll, « Reaction-diffusion model as a framework for understanding biological-pattern formation », dans Science, 2010, p. 1616-20 
  7. ↑ (en) P. Grindrod, Patterns and Waves: The Theory and Applications of Reaction-Diffusion Equations, Clarendon Press, 1991 
  8. ↑ (en) J. Smoller, Shock Waves and Reaction Diffusion Equations, Springer, 1994 
  9. ↑ (en) B. S. Kerner et V. V. Osipov, Autosolitons. A New Approach to Problems of Self-Organization and Turbulence, Kluwer Academic Publishers, 1994 

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