Modèle adaptatif d'environnement de type quantique pour la création de phénotype

La conceptualisation classique de la création de phénotype, "génotype (G) + environnement (E) + interactions génotype et environnement (GE) ↦ phénotype (Ph)", est modélisée avec la théorie des systèmes quantiques ouverts (OQST) ou plus généralement avec la théorie de la dynamique adaptative (ADT). Le modèle est de type quantique, c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas de processus physiques quantiques dans les biosystèmes. En général, une telle modélisation concerne les applications du formalisme et de la méthodologie quantiques en dehors de la physique. Les biosystèmes macroscopiques, dans notre cas les génotypes et les phénotypes, sont considérés comme des processeurs d'information dont le fonctionnement est en accord avec les lois de la théorie de l'information quantique. Les phénotypes sont les sorties des processus d'adaptation E décrits par l'équation maîtresse quantique, l'équation de Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad (GKSL). Ses états stationnaires correspondent aux phénotypes. Nous mettons en avant la classe de dynamiques GKSL caractérisée par les graphes en forme de chameau de l'entropie (de von Neumann) : dans le processus d'adaptation E, l'entropie d'état du phénotype (désordre) augmente d'abord, puis diminue - un phénotype stable et bien organisé est créé. Les traits, les caractéristiques phénotypiques d'un organisme, sont modélisés dans le cadre de la théorie de la mesure quantique, en tant qu'observables généralement imprécises données par des mesures à valeurs opérateur positives (POVMs). Ce document est aussi une revue des méthodes et de l'appareil mathématique de la biologie quantique de l'information.