Decoding cytokine dynamics with biochemical networks
Notice bibliographique
Résumé
T cells defend their hosts by scanning other cells for ligands from potentially pathogenic sources.Upon antigen detection, they produce and consume extracellular proteins called cytokines to communicate with each other.Those messenger proteins play a fundamental role in scaling the nonlinear, out-of-equilibrium immune response.Yet, no quantitative theory exists to systematically account for the dynamics of multiple cytokines at once.However, state-of-the-art experimental data from our collaborators (Altan-Bonnet lab, NIH) reveal that cytokine concentrations encode information about the strength, or quality, of the ligands detected by the T cells.In this thesis, we combine cytokine biology, information theory, and nonlinear dynamics to establish theoretical models for cytokines.Previous modelling attempts in this direction suffer from excessive complexity or describe only one cytokine, so we adopt a different angle.We formulate an inverse problem: how do T cells decode cytokine time courses to infer ligand quality?We give a proper definition of information processing in this context and look for biochemical networks that perform this function.Extending the evolutionary algorithm -evo, we find a network relying on a combination of cytokines IL-2, IL-6, and TNF-.We are able to simplify and solve it analytically.The simplified network predicts ligand quality with an accuracy of 80% in various experimental repeats collected over two years by our collaborators.We obtain a lower bound of (1.05 0.08) bits for the information content of cytokine time courses about ligand quality.The network's interpretability yields important biophysical insights: for instance, it provides a simple mechanism for time-averaging cytokine signals in T cells.It also opens up new questions grounded in physics about collective computations and information processing in biology.vi I first want to thank my advisor, Prof. Paul Franois, for his flawless support over the past two years.His inexhaustible capacity to find new ideas and his optimism proved salutary for my own motivation.He is both a driving and humane mentor.In addition, I am very lucky to have collaborated with Grgoire Altan-Bonnet's laboratory.They displayed outstanding hospitality in welcoming me for two separate
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».