Évènement

Anaïs Rat
I2M, AA, Aix-Marseille Université

Date(s) : 31/05/2023   iCal
11h00 - 13h00

Jury constitué de :
– Florence HUBERT (Institut de Mathématiques de Marseille), présidente du jury ;
– Vincent CALVEZ (Institut Camille Jordan), rapporteur ;
– Nicolas CHAMPAGNAT (Institut Elie Cartan de Lorraine), rapporteur ;
– Pierre GABRIEL (Laboratoire de Mathématiques de Versailles), examinateur ;
– Thierry GOUDON (Centre Inria d’Université Côte d’Azur), examinateur ;
– Zhou XU (Laboratoire de biologie computationnelle et quantitative), examinateur ;
– Marie DOUMIC (École polytechnique), directrice de thèse ;
– Magali TOURNUS (Institut de Mathématiques de Marseille), directrice de thèse.

—— Résumé ——

La variabilité est un phénomène très étudié en biologie (comment apparaît-elle ? est-elle avantageuse ?). Intrinsèque au vivant, elle émerge au sein de n’importe quelle population cellulaire, même clonale. À travers deux applications, nous nous pencherons sur les effets et sources de certains types de variabilité inter-cellulaire.

À l’aide du formalisme des équations de croissance-fragmentation (analyse asymptotique, problème aux valeurs propres, approximation numérique…) nous nous intéresserons d’abord à l’évolution, en population, de cellules soumises à de la croissance, à des taux variables d’une cellule à l’autre, et à de la division. Nous présenterons des résultats qualitatifs et quantitatifs sur l’influence de la variabilité des taux de croissance sur la dynamique en temps long. Le nombre de cellules augmente-il plus rapidement ? La distribution des tailles dans la population est-elle perturbée ? Cela dépend-il de la façon dont sont hérités les taux de croissance à la naissance (conditions de mélange), et si oui comment ?

Nous étudierons ensuite les dynamiques de mort cellulaire (ou sénescence) induite par le raccourcissement des télomères, situés à l’extrémité des chromosomes, au cours des divisions. L’observation de lignées cellulaires individuelles révèle de nombreux types d’hétérogénéité (durées de cycle cellulaire, générations et temps d’arrêt, « phénotypes » d’entrée en sénescence, etc.). Si les origines de l’hétérogénéité ont été en partie identifiées par l’analyse en lignée, ses effets en population (compétition, sélection) sont moins bien caractérisés, du fait notamment d’un manque de mesures directes. L’élaboration d’un modèle à l’échelle de la population, tenant compte de l’état de chaque cellule (longueur de ses télomères comprise) au cours des divisions et calibré sur la base des données de lignées, permettra par la simulation, de mieux comprendre les dynamiques complexes en jeux au sein de population sénescentes et d’en tirer des informations clés qui auraient échappé aux observations expérimentales.

—— Abstract ——

Variability is and has been extensively studied by biologists (how does it arise? is it advantageous?). Intrinsic to living organisms, it emerges within any cell population, even clonal. Through two applications, we will investigate the effects and sources of certain types of cell-to-cell variability.

Using the formalism of growth-fragmentation equations (asymptotic analysis, eigenproblem, numerical approximation…) we will first focus on the evolution of a population of cells undergoing growth, at variable rates, and division. We will present qualitative and quantitative results on the influence of the cell-to-cell variability in growth rate on the long-time population dynamics. Does the number of cells increase more rapidly? Is the distribution of size in the population disturbed? Does it depend on how the growth rates are inherited at birth (mixing conditions), and if so, how?

We will then study the dynamics of cellular death (or senescence) induced by the shortening of telomeres, at the extremity of chromosomes, over the course of divisions. The observation of individual cell lineages actually reveals many types of heterogeneity (e.g. in cell cycle duration times, times and generations of arrest, pathway to senescence, etc.). While the origins of such heterogeneity have been partly identified by lineage analysis, its population effects (competition, selection) are less well characterized, mainly due to the lack of direct measurements. The development of a population-level model, taking into account the state of each cell (including telomere lengths) over divisions and calibrated on the basis of lineage data, will enable us, through simulation, to investigate the complex dynamics at play within senescent populations and derive key insights that would have escaped experimental observations.

Emplacement
Saint-Charles - FRUMAM (2ème étage)

Catégories

• Soutenance de thèse