L’équipe Dracula développe des approches, des méthodes et des outils, mathématiques et informatiques, pour la modélisation multi-échelle de processus biologiques. Il s’agit de décrire des processus impliquant typiquement des interactions entre dynamiques moléculaires et cellulaires, ayant des conséquences sur le devenir de populations de cellules (mort, prolifération, différenciation) et de tissus biologiques, en prenant en compte la stochasticité inhérente à la plupart des processus physiologiques. Les principales applications biologiques concernent le développement des cellules du sang (globules rouges, globules blancs, plaquettes) et le traitement de leucémies, l’optimisation de réponses immunitaires à visées vaccinales, la compréhension de maladies à prions et du développement de la maladie d’Alzheimer, le renouvellement de cellules à prolifération lente (cellules cardiaques, cellules neuronales, etc.). Dracula est une équipe commune avec le CNRS (ICJ UMR 5208 et LBMC UMR 5239).
Axes de recherche
- développement de modèles multi-échelles déterministes (équations différentielles ordinaires ou à retard et équations aux dérivées partielles) et probabilistes, et leur analyse
- Le développement de modèles statistiques et leur étude (modèles non-linéaires à effets mixtes)
- L’implémentation de modèles computationnels multi-échelles (modèles à base d’agents, modèles hybrides discrets-continus)
- Le développement de méthodes numériques efficaces
Ces travaux sont réalisés pour répondre à des problématiques biologiques concernant la modélisation de réseaux de régulation génétiques, de dynamiques extracellulaires, ou de dynamiques de populations de cellules, dans les applications suivantes
- Production des cellules du sang et traitements de leucémies (en collaboration avec les Hospices Civils de Lyon)
- Réponses immunitaires à des infections aigües et développement de vaccins
- Maladies à prions et maladie d’Alzheimer
- Renouvellement de cellules à prolifération lente (cellules cardiaques, cellules neuronales, etc.)
Différenciation cellulaire dans des populations à renouvellement rapide (cellules du sang)
Publications Représentatives
- M Adimy, L Babin, L Pujo-Menjouet (2022) Why are periodic erythrocytic diseases so rare in humans?. Bulletin of Mathematical Biology 84:1-31 (link to PDF)
- IS Ciuperca, M Dumont, A Lakmeche, P Mazzocco, L Pujo-Menjouet, H Rezaei, LM Tine (2019) Alzheimer’s disease and prion: An in vitro mathematical model. Discrete \& Continuous Dynamical Systems-B 24:5225 (link to PDF)
- F Crauste, J Mafille, L Boucinha, S Djebali, O Gandrillon, J Marvel, C Arpin (2017) Identification of nascent memory CD8 T cells and modeling of their ontogeny. Cell Systems 4:306-317 (link to PDF)
- N Ratto, A Bouchnita, P Chelle, M Marion, M Panteleev, D Nechipurenko, B Tardy-Poncet, V Volpert (2021) Patient-specific modelling of blood coagulation. Bulletin of Mathematical Biology 83:1-31 (link to PDF)
- E Ventre, T Espinasse, C Bréhier, V Calvez, T Lepoutre, O Gandrillon (2021) Reduction of a stochastic model of gene expression: Lagrangian dynamics gives access to basins of attraction as cell types and metastabilty. Journal of Mathematical Biology 83:1-63 (link to PDF)
