Thèse Modélisation en Champ Moyen de la Dynamique Couplée Cellule Unique-Population avec Communication Intercellulaire H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut Polytechnique de Paris École polytechnique École doctorale : Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris Laboratoire de recherche : Inria EPI Lifeware Direction de la thèse : Jakob RUESS ORCID 0000000316153282 Début de la thèse : 2026-12-01 Date limite de candidature : 2026-10-31T23:59:59 Les processus stochastiques à l'échelle de la cellule individuelle et la dynamique des populations et consortiums microbiens sont intrinsèquement couplés. L'échelle cellulaire influence l'échelle de la population par le biais des taux de croissance et de mortalité des cellules, lesquels peuvent dépendre de l'état du processus cellulaire individuel. Réciproquement, la sélection opérant à l'échelle de la population biaise la fréquence d'apparition de certains états cellulaires au sein des populations ou consortiums en croissance. Nous avons récemment proposé un nouveau cadre de modélisation reposant sur une extension de l'équation maîtresse chimique, permettant de suivre conjointement les dynamiques couplées à l'échelle de la cellule individuelle et de la population. Toutefois, ce cadre reposait sur l'hypothèse simplificatrice d'une absence de communication active entre les cellules de la population. Cette approche exclut des cas d'application importants, tels que la modélisation des mécanismes de *quorum sensing*, où les cellules communiquent par la sécrétion de petites molécules dans le milieu de culture.
Dans le cadre de ce projet, nous visons à intégrer la communication intercellulaire à notre cadre de modélisation existant. Cette intégration s'appuiera sur des modèles de champ moyen, dans lesquels les cellules communiquent via un environnement traité par une approximation déterministe. L'extension du cadre de modélisation ainsi obtenue servira ensuite à développer de nouveaux modèles multi-échelles décrivant les dynamiques couplées cellule-population incluant la communication intercellulaire, avec une attention particulière portée au *quorum sensing*. Inria is the French national institute for research in computer science, control, and applied mathematics promoting scientific excellence and technology transfer. The main long-term goal of our team is to develop a comprehensive methodological framework supporting the development of a quantitative understanding of biochemical processes inside single cells that are coupled to the dynamics of growing cell populations. Our research topics are at the intersection of mathematical biology, statistics, control engineering, and statistical physics applied to problems in biology.

Mathématiques et physique statistique