Mardi 13 novembre 2007, 10h30 Ovidiu Radulescu (IRMAR) (web)
Titre : Modèles hiérarchiques en biologie systémique / Hierarchical
models in systems biology
Langue de l'exposé / Language of the presentation :
anglais / english
Résumé : En biologie systémique nous sommes confrontés à des modèles
dynamiques complexes, non-linéaires
et dont les paramètres cinétiques ne
sont que partiellement connus. Je propose une nouvelle approche, qui exploite
la nature hiérarchique des systèmes moléculaires biologiques pour surmonter ces
difficultés. Un système hiérarchique possède des échelles de temps bien
séparés, dont la distribution est log-uniforme. Je présenterai un algorithme de
calcul de simplifications robustes des modèles hiérarchiques linéaires dont les
échelles de temps sont totalement séparées. Pour des systèmes non-linéaires,
les simplifications robustes que je propose sont basées sur des approximations
du type min-plus des équations de quasi-stationnarité. Les paramètres
intervenant dans le système dominant sont les paramètres critiques du système :
ils doivent être connus avec précision. Les autres paramètres du système
sont non-critiques : il suffit de connaître
quelques inégalités entre leurs ordres. Ces techniques permettent d'obtenir des
hiérarchies de modèles réduits, qui rendent accessible la compréhension du
fonctionnement de grands réseaux. Je discuterai l'exemple du réseau de
signalisation NFkB.
Mardi 27
novembre 2007, 10h30 Jean
Clairambault (INRIA Rocquencourt) (web )
Titre : Modélisation mathématique de la prolifération cellulaire et de
son contrôle, et sa signification médicale.
Langue de l'exposé / Language of the presentation : français / french, slides in english
Mardi 4
décembre 2007, 10h30 Anne Siegel
(IRISA) (web )
Titre : Règle de cohérence au sein d'un réseau biologique: démonstration
et exploitations
Langue de l'exposé / Language of the presentation : français / french
Résumé : Pendant ces 15 dernières années, les biologistes moléculaires ont vu arriver de nouvelles techniques expérimentales qui permettent d'observer les composants génétiques d'un système cellulaire simultanément. Ces techniques ont généré de très grandes masses de données sur les systèmes, qui restent difficiles à analyser, en particulier parce qu'elles sont qualitatives, non temporelles, et bruitées. Nous proposons une analyse de la réponse d'un système à une perturbation qui s'adapte à ce type de données, et permet d'en extraire des informations sur la consistance entre les données et les connaissances, la prédiction de la variation de molécules non observées, ou encore la prédiction du type d'action d'une molécule sur une autre.
Mardi 11 décembre 2007, 10h30
Alessandra Carbone (Génomique analytique, Université de Paris 6) (web ) Titre : Genome synthesis and genomic functional cores.
Résumé : The project of synthesizing a bacterial genome which can survive in the laboratory and can realize desired metabolic cycles, has been
announced three years ago by Venter, Smith and Hutchison. It asks for clearing out certain basic biological mechanisms of living cells. The problem demands to search for the minimal set of genes that are essential to the life of a microbial organism. Laboratory experiments realized on specific bacteria allowed to propose some minimal gene set. Independently, comparative genomics also proposed some minimal set of genes. But both these "solutions" present some intrinsic problem. We shall present some simple mathematical ideas based on Gibbs sampling, that allow to detect genomic signatures for sets of genes and sets of organisms, and to predict genomic functional cores which are specific to different microbes. Within these sets, one finds many of the genes characterized with experiments and genome comparison, but also genes which might be non-orthologous or whose function might not be characterized yet. More generally, our computational approach leads to characterize essential metabolic pathways through a purely statistical analysis ofcomplete genomes which is independent from biological assumptions.
Mercredi 6 février 2008, 10h30
Marie-Françoise Roy (IRMAR, Université de Rennes 1)
Titre : Introduction aux méthodes semi-algébriques en
épidémiologie mathématique
Mercredi 20 février 2008, 10h30
Christophe Odin (Institut de Physique, Université de Rennes 1) Titre : Microscopie multiphotonique cohérente et incohérente de biomatériaux fibrillaires
Résumé : Une particularité de la "matière biologique" est d'être composée de sortes de gels hétérogènes de biopolymères, qui peuvent être vus comme
des matériaux composites multi-échelle polymère-polymère (tendons, tissus,...) ou polymère-minéral (les os, les dents...). Ces gels présentent spontanément des tendances à l'auto-organisation, en particulier des phases orientées fibrillaires (avec des analogies avec certains cristaux liquides). La détermination de la structure de ces biomatériaux est essentielle, tant pour compréhension des propriétés physiques (visco-élasticité…) que des mécanismes d’embryogénèse et des applications médicales (diagnostique précoce, suivi de fibroses…). L’étude de ces systèmes complexes qui présentent une grande variabilité, requiert des outils d’analyse ayant à la fois une forte sélectivité spatiale, temporelle et fonctionnelle, et une forte spécificité. De par leurs contrastes spécifiques, les microscopies multiphotoniques incohérentes (fluorescence à 2 photons : TPEF) ou cohérentes (génération de 2ème et 3ème harmonique : SHG et THG), qui connaissent actuellement des développements spectaculaires et des applications nombreuses en biologie, apportent un nouveau regard sur ces biomatériaux. Ces microscopies présentent en effet des avantages en termes de sectionnement optique intrinsèque, de profondeur d’imagerie et d’innocuité du rayonnement, tout en étant complémentaires des autres microscopies en terme de contrastes accessibles. Par exemple, la SHG permet de révéler spécifiquement les organisations supramoléculaires dépourvues de centre d'inversion, en particulier les protéines fibreuses du type collagène et myosine, ou certains polymères. En outre les microscopies TPEF et SHG peuvent être implémentées sur un même dispositif, rendant possible l’imagerie simultanée mais séparée des composantes cellulaire et fibrillaire extracellulaire des tissus biologiques, et l’étude de leur organisation, de leurs interactions et de leur dynamique. Nous avons développé une méthode de "microscopie non linéaire polarimétrique de Génération de Seconde Harmonique" qui permet à la fois d’obtenir les images de concentration en fibres (collagène, myosine...), mais également les champs d’orientation des supramolécules à l’origine du signal de SHG, et ce sans marquage spécifique puisque le signal est endogène. Nous discuterons des applications des méthodes TPEF/SHG à différents biomatériaux issus de systèmes biologiques (tendon, foie de rat, embryon de poulet,…), ainsi que des perspectives pour le suivi de fibroses du foie par exemple. Mercredi 26 mars 2008, 10h30 Pierre Auger, directeur de recherche a l'IRD (Institut de Recherche pour le Développement) Titre : Modélisation mathématique en écologie : de l'individu à la population et à la communauté Résumé : Une approche classique de la modélisation en biologie consiste à construire et à étudier un système dynamique non linéaire. Les modèles mathématiques utilisés dans le domaine de l'écologie comportent en général un grand nombre de variables couplées, ce qui les rend difficiles à étudier analytiquement. Les "méthodes d'agrégation de variables" ont pour but de construire à partir d'un modèle détaille un modèle réduit ne dépendant plus que de quelques variables globales. Ces méthodes sont basées sur l'existence d'une organisation hiérarchique emboitée des systèmes écologiques, avec des échelles de temps différentes associées à chacun de ces niveaux.
Je présenterai des modèles "prédateur-proie" en temps continu dans un environnement hétérogène représenté par un ensemble discret de sites connectés par des migrations rapides. J'étudierai plus particulièrement les effets de la densité-dépendance dans les migrations sur la stabilité du système "prédateur-proie". Pour finir je présenterai l'exemple d'un système "hôte-parasitoïde" dans un réseau bidimensionnel. Mercredi 9 avril 2008, 10h30 Thierry Van Effelterre (GlaxoSmithKline Biologicals) Titre : Modèles épidémiologiques et application des méthodes semi-algébriques