Les challenges

Ce modèle devra notamment :

• Viser plusieurs types de cellules immunitaires et concerner les principaux acteurs du système immunitaire comme les lymphocytes T, les lymphocytes B, les macrophages, les cellules dendritiques et les cellules NK (tueuses naturelles)
• Simuler et modéliser les différents comportements cellulaires individuels tels que le déplacement, l'activation, la prolifération et la mort cellulaire sur la base des connaissances immunologiques actuelles
• Représenter les interactions cellulaires et décrire avec exactitude la manière dont les différentes cellules immunitaires interagissent entre elles et avec des pathogènes ou des cellules propres altérées
• Inclure la signalisation des cytokines et des chimiokines et notamment les effets des principales molécules de signalisation sur le comportement des cellules et la dynamique du système
• Traiter des dynamiques spatiales et temporelles : représenter à la fois la répartition des cellules dans l'espace et l'évolution dans le temps de la réponse immunitaire

Les partenaires retenus dans le cadre de ce programme d'innovation travailleront en étroite collaboration avec les experts immunologiques de Sanofi afin que le modèle reflète précisément et avec exactitude les connaissances actuelles de la dynamique du système immunitaire. Le modèle multi-agents qui en résultera devra contribuer utilement à la génération d'hypothèses, à la conception expérimentale et potentiellement à des essais in silico de nouvelles approches immunothérapeutiques.

Ce modèle devra tenir compte des éléments suivants :

• Complexité des réseaux : il devra modéliser le réseau complexe des interactions entre cytokines, notamment les effets de signalisation primaires et secondaires en fonction de plusieurs types et tissus cellulaires
• Dynamiques temporelles : prendre en compte la production de cytokines dépendante du temps, la diffusion, la liaison aux récepteurs et les mécanismes de rétroaction
• Interférences et régulation : représenter les effets synergiques et antagonistes entre différentes voies cytokiniques, y compris les boucles de rétroaction critiques
• Intégration multi-échelle : relier les interactions moléculaires aux réponses cellulaires et en fin de compte aux effets tissulaires et systémiques
• États pathologiques : permettre la prédiction des conditions de tempête de cytokines, des scénarios d'inflammation chronique et des états de suppression immunitaire
• Perturbations : simuler les effets des perturbations xénobiotiques pour révéler les changements de signalisation immunitaire et faciliter les interventions
• Validation des données : utiliser les ensembles de données de réponses cytokiniques de Sanofi pour calibrer et valider les prédictions du modèle
• Analyse de sensibilité : identifier les paramètres qui influent le plus sur le comportement du système et les résultats cliniques
• Visualisation et application : développer des outils intuitifs pour représenter les dynamiques complexes et permettre de tester in silico les interventions

Le partenaire d'innovation retenu collaborera avec les experts en immunologie de Sanofi pour garantir que le cadre mathématique reflète avec précision la biologie cytokinique connue, tout en fournissant de nouvelles perspectives sur les comportements émergents des systèmes. Le modèle devra constituer un outil puissant de compréhension des pathologies d'origine cytokinique et de mise au point de thérapies immunomodulatrices ciblées.

Ce modèle devra pouvoir traiter les points suivants :

• Intégration multi-omique : développer un cadre qui harmonise les données de génomique, de transcriptomique, de protéomique et de métabolomique pour en faire des données biologiques cohérentes
• Architecture évolutive : créer une plateforme capable de traiter de très larges ensembles de données avec des outils de calcul informatique efficaces
• Modélisation de la réponse immunitaire : implémenter des algorithmes qui prédisent les réponses immunitaires sur la base de signatures omiques intégrées
• Identification de biomarqueurs : permettre l'identification de nouveaux biomarqueurs corrélés à des réponses immunitaires et des résultats de traitements spécifiques
• Harmonisation des données : développer des méthodes robustes de normalisation de catégories de données hétérogènes issues des plateformes expérimentales
• Analyses avancées : incorporer des démarches ML/IA et des outils de visualisation pour explorer des schémas moléculaires et des phénotypes immunitaires
• Contexte biologique : cartographier les découvertes moléculaires et les relier aux voies immunitaires connues afin de valider les prédictions par rapport aux ensembles de données de Sanofi

La plateforme devrait permettre d'identifier plus rapidement les déterminants moléculaires de la réponse immunitaire et d'accélérer le développement d'immunothérapies ciblées, faisant ainsi progresser la mission de Sanofi : mieux connaître et comprendre le système immunitaire dans le but de découvrir et de développer des médicaments plus efficacement.

Le cadre devra traiter des différents points suivants :

• Architecture spécifique aux tissus : modéliser les différentes compositions de cellules immunitaires, les populations résidentes et les facteurs micro-environnementaux en fonction des organes et des tissus concernés
• Réseaux de signalisation locaux : refléter les gradients cytokiniques spécifiques aux tissus, les schémas chimiokiniques et les réseaux de communication intercellulaire
• Contexte anatomique : intégrer les caractéristiques structurelles, la vascularisation et les fonctions barrières qui influent sur le trafic et l'activation des cellules immunitaires
• Modélisation de la réponse dynamique : simuler la manière dont les réponses immunitaires évoluent en fonction des tissus, lors d'une infection, d'une inflammation ou d'une intervention thérapeutique
• Communication intertissulaire : modéliser la coordination immunitaire systémique et la manière dont les réponses tissulaires locales influent plus largement sur le comportement du système immunitaire
• Intégration de la pathologie : permettre de prédire le dysfonctionnement immunitaire en fonction des tissus dans les états pathologiques et les réponses thérapeutiques
• Cadre de validation : valider les prédictions réalisées par rapport aux données expérimentales tissulaires et aux observations cliniques de Sanofi

Le modèle retenu devra constituer un outil puissant permettant de déchiffrer les mécanismes immunitaires spécifiques aux différents organes du corps humain, de prédire les effets thérapeutiques locaux et de mettre au point des immunothérapies adaptées selon les tissus, afin de contribuer à l'objectif plus global de Sanofi qui consiste à développer des traitements plus ciblés et plus efficaces grâce à une compréhension plus approfondie du système immunitaire.

Le cadre devra traiter des points suivants :

• Intégration à l'échelle du système : modéliser le caractère interconnecté de la régulation immunitaire pour l'immunité innée comme pour l'immunité adaptative, en tenant compte des principaux acteurs cellulaires et mécanismes de régulation
• Cartographie du réseau de régulation : modéliser les boucles de rétroaction complexes, les mécanismes de points de contrôle et les contrôles homéostatiques qui maintiennent l'équilibre immunitaire
• Dynamiques temporelles : simuler l'évolution de la réponse immunitaire dans le temps, depuis le début jusqu'à la résolution ou la dérégulation
• Modélisation des états pathologiques : intégrer les mécanismes de dérégulation immunitaire en fonction de différentes pathologies dont l'auto-immunité et l'inflammation
• Prédiction de la réponse thérapeutique : prédire la réaction du système immunitaire dans différentes interventions thérapeutiques
• Intégration multi-échelle : relier des événements moléculaires à des comportements cellulaires et à des résultats thérapeutiques plus globalement
• Cadre de validation : valider les prédictions du modèle à l'aune des données expérimentales et des observations cliniques de Sanofi

Le modèle devra constituer un outil stratégique permettant de mieux comprendre les mécanismes de la dérégulation immunitaire, de prédire la réponse thérapeutique et de mettre au point des traitements immunomodulateurs plus efficaces, conformément à la mission de Sanofi qui souhaite élaborer des thérapies ciblées et efficaces grâce à une compréhension plus approfondie de la dynamique du système immunitaire.