Contexte scientifique

L’équipe MOSAIC s’intéresse à la morphogenèse des formes de vie telles que les plantes et les embryons d’animaux. Nous nous concentrons sur la façon dont les processus biochimiques et biophysiques interagissent pour façonner les organismes. Pour répondre à la complexité des mécanismes sous-jacents et de leurs interactions, nous développons des modèles informatiques basés sur l’imagerie 3D du développement de formes. Notre objectif est de construire progressivement une approche inspirée de la théorie des systèmes dynamiques appliquée au développement des formes de vie.

Pour cela, l’équipe est amenée à développer et explorer l’utilisation de concepts computationnels et mathématiques dans une grande variété de domaines : algèbre des formes, ODE/PDE, systèmes dynamiques, fractales, processus stochastiques, mécanique des milieux continus, FEM, théorie de l’information, théorie des graphes , géométrie computationnelle, langages de programmation non conventionnels. L’équipe collabore étroitement avec plusieurs équipes de biologistes avec qui elle partage des questions biologiques et développe de nouvelles méthodes.

Principaux résultats :

– Modèle stochastique de phyllotaxie : nous avons revisité le modèle déterministe classique de phyllotaxie pour intégrer une composante stochastique capable de refléter la nature stochastique des processus moléculaires sous-jacents à l’initiation des organes à l’extrémité des tiges des plantes. Ce modèle récapitule tous les modèles de spirale et de verticille expliqués par le modèle classique précédent et explique précisément les modèles de perturbation stochastiques observés récemment dans diverses plantes. Ce travail a été réalisé en collaboration avec le groupe Teva Vernoux (RDP - ENS Lyon).

– Rétroaction entre contraintes mécaniques et anisotropie tissulaire dans les tissus végétaux en croissance : Nous avons développé un modèle multi-échelle de réponse tissulaire aux contraintes mécaniques qui s’accumulent dans les tissus au cours du développement, basé sur une description réaliste des processus de remodelage de la paroi cellulaire.

– Destin cellulaire au cours du développement de l’embryon d’Ascidie : En collaboration avec le groupe de Patrick Lemaire (CRBM - Univ. Montpellier), nous avons développé un nouveau pipeline d’imagerie pour imager des séquences à haut débit du développement de l’embryon d’ascidie. Nous avons utilisé ces séquences à haute résolution spatiale et temporelle pour développer un modèle d’acquisition du destin cellulaire au niveau de l’embryon et pour montrer que les surfaces de contact entre les cellules sont des variables explicatives essentielles de l’induction différentielle dans les cellules d’ascidies.

– Gnomon : L’équipe développe une plateforme de calcul pour analyser et simuler le développement des formes de vie en 3D.

Collaborateurs principaux :

• Teva Vernoux (RDP)
• Jan Traas (RDP)
• Annamaria Kiss (RDP)
• Emmanuel Faure (LIRMM - Univ. Montpellier)
• Peter Hannape (Sony CSL - Paris)
• Patrick Lemaire (CRBM - Univ. Montpellier)
• Grégoire Malandain (Morphem - Inria Sophia Antipolis)