Résumé - Contrôle local imperfection par rétroaction dans les systèmes biophysiques hors d'équilibre, facilité par des contraintes thermodynamiques

Contrôle local imperfection par rétroaction dans les systèmes biophysiques hors d'équilibre, facilité par des contraintes thermodynamiques

2025-07-09 21:41:36

{"Carlos Floyd","Aaron R. Dinner","Suriyanarayanan Vaikuntanathan"}

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Cette étude explore comment les systèmes biologiques maintiennent un contrôle robuste en utilisant des informations locales imparfaites, en se concentrant sur les systèmes biophysiques non équilibrium. Les auteurs dérivent une contrainte thermodynamique sur la réponse de ces systèmes aux changements des forces motrices, montrant que cette contrainte permet des règles de rétroaction linéaires, locales et faciles à mettre en œuvre pour le suivi et l'adaptation environnementaux sans considérer la topologie du réseau. Le texte établit cette contrainte en utilisant une preuve en théorie des graphes dans le contexte des processus de sauts markoviens, un cadre de modélisation commun pour les processus bio-physiques. Les auteurs montrent que la stabilité locale des dynamiques de rétroaction implique une stabilité globale pour les systèmes avec un ou deux régulateurs chimiques, indépendamment de la topologie du réseau. Pour les systèmes de dimension supérieure, la stabilité globale n'est pas garantie, mais le bassin d'attraction reste considérablement plus grand que ce que l'on pourrait attendre d'une approximation linéaire seule. Les résultats suggèrent que les systèmes biologiques et synthétiques peuvent répondre efficacement aux changements environnementaux avec un minimum de rétroaction et sans réglage précis des paramètres. Les chercheurs explorent également comment les garanties de stabilité changent lorsque le nombre de régulateurs chimiques augmente, ce qui pourrait faciliter la conception des systèmes de rétroaction biochimiques synthétiques de prochaine génération.