Auteur d’une centaine de publications, le Pr Walter Fontana mène des recherches, principalement aux États-Unis et en Europe, qui montrent que les théories qui sont à la base de l’informatique d’une part et la biologie d’autre part ont beaucoup de choses en commun, et que la confrontation des points de vue et des approches peut améliorer et changer notre compréhension du vivant. Théoricien et informaticien, il travaille principalement sur les problèmes posés par la biologie des systèmes. Il a contribué à développer kappa , qui est à la fois une plateforme et un langage de programmation informatique permettant de simuler le fonctionnement du vivant au niveau moléculaire et cellulaire, et qui se veut un puissant outil de recherche collaborative en réseau pour la biologie.
La biologie des systèmes a émergé en réponse au très haut débit de production et au foisonnement des données liées aux aspects moléculaires de la biologie cellulaire. Ces données ont renforcé le besoin de comprendre comment un système formé d’une incroyable diversité d’assemblages moléculaires qui interagissent les uns avec les autres de manière asynchrone et autonome pouvait manifester un comportement cohérent. La biologie des systèmes vise à développer et à intégrer de nouvelles approches expérimentales et mathématiques dans la recherche de principes qui rendraient plus intelligible la nature des phénotypes cellulaires, améliorant notre capacité de contrôle de ces derniers. Cette poursuite est certes motivée par la nécessité pratique de prévenir des dysfonctionnements et de lutter contre des pathologies. Mais la démarche adoptée par le Pr Walter Fontana reflète aussi le besoin d’une perspective théorique indispensable pour penser la complexité de la cellule et de l’organisme et, par extension, l’évolution elle-même.
Aussi dans son cours au Collège de France, le Pr Walter Fontana adoptera une perspective différente de celle traditionnellement utilisée dans le domaine de la « bioinformatique », qui est souvent confinée à l’analyse des grands ensembles de données. Le calcul sera abordé sous deux angles. D’une part, celui de la théorie du langage de programmation vu comme un cadre formel à l’appui de la modélisation de systèmes dynamiques complexes pertinents pour la biologie. D’autre part, celui du calcul vu comme un phénomène naturel et physique faisant partie intégrante des systèmes biologiques.