Thi Nhu Thao : Applications des Modèles Multi-Échelles à la Dynamique des Populations

Dans cet exposé, je présenterai mes travaux de thèse et postdoctoraux sur l’application des
méthodes numériques en biologie. Nous avons utilisé le modèle individu centré (IBM) pour
analyser le comportement collectif d’agents suivant des règles simples, reliant les les comportements
individuels aux aspects spatiaux et révélant la dynamique émergente des populations.
Cette approche a été appliquée à des modèles multi-échelle pour les campagnols, les cellules
T CD8 et les organoïdes de neuroblastome.
Inspirés du modèle hybride ODE-Multi Agent de Marilleau-Lang-Giraudoux [1], nous
avons développé un modèle pour analyser la dynamique des campagnols en France, utilisant
des équations différentielles ordinaires dans des cellules carrées, sans dynamique spatiale.
Lorsque la densité d’une cellule dépasse un seuil, des jeunes campagnols migrent et forment
un agent dont le comportement est influencé par la topographie et les cellules voisines. Nous
avons utilisé un graphe orienté avec des équations de transport pour chaque colonie et simulé
des transitions entre colonies [2]. Les simulations ont validé le modèle simplifié, et nous avons
également exploré des modèles plus complexes pour la densité de la population de campagnols
[3] et les interactions proie-prédateur [4].
Pendant mon postdoctorat, j’ai utilisé le logiciel Simuscale [5] d’INRIA pour développer
des modèles multi-échelle sur les cellules T CD8 et les organoïdes de neuroblastome. Nous
avons modélisé les cellules T CD8 avec une approche IBM, incluant un réseau de régulation
genetique décrit par un processus de Markov déterministe par morceaux, ce qui a bien reproduit
la dynamique biologique et permis d’évaluer la sensibilité des paramètres [6]. Pour les
organoïdes de neuroblastome, un réseau génétique simple a été développé, et les structures 3D
simulées ont été validées par comparaison avec des images d’immunohistochimie. Les premiers
résultats sont encourageants, ce travail est actuellement en cours.