Physically based discrete model and differential systems: towards the elaboration of a cellular simulator
Modèle physique discret et systèmes différentiels: vers l'élaboration d'un simulateur cellulaire
Résumé
This thesis is a first step towards the elaboration of a cellular simulator for the biologists. We propose a dynamic 3D approach for the modeling of biological systems by combining mechanisms of diverse origin (cell elasticity, cytoskeleton dynamics, chemical reactions) at different time (from the second to the minute) and length scales (from micrometers to tens of millimeters). Thus, an explicit relationship is established between the chemical reactions hosted by the cell and the dynamics of its movement while taking into account the extracellular signaling. We are also interested in the interaction laws between biological objects and we pay particular attention to describe several types of contacts (cell-cell, cell-substrate), their dynamic evolution (sliding, rolling) and the consequences on cellular or tissular architecture.
Ce travail de thèse constitue une première étape vers l'élaboration d'un simulateur cellulaire destiné aux biologistes. Nous proposons une approche dynamique en trois dimensions pour la modélisation de systèmes biologiques en combinant des mécanismes d'origine diverse (élasticité cellulaire, dynamique du cytosquelette, réactions chimiques) à différentes échelles de temps (de la seconde à la minute) et d'espace (depuis l'intérieur de la cellule jusqu'à une population de cellules). Une relation explicite est ainsi établie entre les réactions chimiques hébergées par la cellule et la dynamique de son mouvement tout en considérant les signaux extracellulaires. Nous nous intéressons également aux lois d'interaction entre objets biologiques et nous attachons à décrire différents types de contacts (cellule-cellule, cellule-substrat), leur évolution dynamique (glissement, roulement) et les conséquences sur l'architecture de la cellule ou du tissu.
Domaines
Modélisation et simulation
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