📅 Date: 31 janvier 2025 de 11h à 12h
📍Lieu: B612, 3 rue Tarfaya, 31400 Toulouse, 6ème étage
La forme de la vie : modéliser les bifurcations en biologie des systèmes à partir de données
“Lorsque certains de leurs paramètres sous-jacents franchissent un seuil, les structures d’orbite des systèmes dynamiques peuvent subir des transformations qualitatives et topologiques: des bifurcations. La « forme » de leur comportement se modifie alors fondamentalement. Le développement d’outils basés sur les données pour modéliser ces changements est particulièrement prometteur dans le domaine des sciences de la vie, allant de la conception de réseaux de régulation génique à la prédiction d’oscillations catastrophiques dans les circuits neuronaux.
Cette présentation décrira un programme de recherche qui relève ce défi en se concentrant sur le cas réaliste où les équations des systèmes sont inconnues et où le comportement dynamique doit être prédit à partir de connaissances a priori, fondées sur des données imprécises et éparses.
En s’appuyant sur les méthodes classiques de “model manifold theory” (la théorie de variétés de modèles ), notre approche construit un paysage de caractéristiques partagées où divers systèmes fusionnent dans un espace d’intégration unifié, révélant leur structure qualitative sous-jacente.
Nous décrirons d’abord des travaux qui utilisent ce type de plongements universels appris de systèmes dynamiques en basses dimensions, pour classer les circuits en fonction de leur comportement. Nous verrons ensuite comment un simple auto-encodeur peut apprendre une notion implicite de conjugaison topologique qui fonctionne comme un détecteur robuste des bifurcations de Hopf dans les données de séquençage de l’ARN du pancréas. Enfin, nous généralisons au cas de la dynamique spatio-temporelle, à travers des travaux récents sur la construction de modèles paramétriques d’ordre réduit des équations aux dérivées partielles avec des applications aux motifs spatiaux chez le lézard ocellé. Nous conclurons avec les futures orientations de ce travail, notamment son application possible aux systèmes de grande dimension et à la biologie synthétique, où des organismes et des tissus modifiés pourraient être conçus pour apporter plus de stabilité et de prévisibilité dans des environnements dynamiques.
Séminaire en présentiel
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