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Be the Next Game Changer

STAGE RECHERCHE (Biot) – Modélisation de la différenciation cellulaire par les populations structurées (EDP) (F/H)

France, 06, Biot
Internship
9/1/2022
528391

Imaginez demain ...

L'organisation "Healthcare & Life Sciences Research" de Dassault Systèmes réalise une veille scientifique et technologique permanente ainsi que des prototypes logiciels pour évaluer l'applicabilité de nouvelles technologies et/ou des connaissances scientifiques.

Cette équipe doit assurer à tout moment un haut niveau de compétences dans tous les domaines technologiques, biologiques et biomédicaux de l'entreprise, et doit préparer ses éventuelles diversifications et acquisitions.

Par sa participation à un consortium scientifique visant à développer une peau humaine reconstituée dans un but thérapeutique, le groupe « Cell Therapy for Bioproduction » s’intéresse au développement de jumeaux virtuels de différents procédés biologiques.

 

En tant que stagiaire au sein de notre équipe, et en collaboration avec votre tuteur, vous contribuerez à la réalisation de ce challenge.

 

Vos défis et contributions

Le développement de ces jumeaux virtuels nécessite la construction de modèles mathématiques complexes représentant les comportements biologiques impliqués dans les procédés développés dans le consortium.

L’un de ces procédés consiste à obtenir les cellules d’intérêt via le processus de différenciation cellulaire : lors de leur évolution, les cellules se spécialisent en un type cellulaire donné et acquièrent leurs propriétés fonctionnelles. Cette différenciation est régie par différents stimuli que la cellule reçoit dans l’espace et dans le temps ; l’état et le destin cellulaire dépendent de l’environnement de la cellule.

Le challenge dans la modélisation d’un tel processus est d’identifier le bon niveau de détails du modèle. En effet, un modèle est une représentation du réel où des hypothèses doivent être faites. Afin que le modèle réponde aux questions que l’on souhaite posées, ces hypothèses devront prendre en compte la connaissance que l’on a du processus en question ainsi que les données à disposition.

Le processus de différenciation peut être modéliser selon plusieurs formalismes mathématiques.

Votre défi sera d'explorer la modélisation de ce processus par le formalisme des populations structurées. Celui-ci permet de prendre en compte les caractéristiques individuelles à l'échelle de la population.

Mathématiquement, les modèles de populations structurées sont des équations aux dérivées partielles (EDP) dont la variable de pseudo-espace représente la caractéristique structurante de la population, qu'on suppose évoluer continûment.

 Vous commencerez par vous familiariser avec le domaine, en étudiant un article scientifique [1] présentant un modèle générique du processus de différenciation cellulaire via un formalisme de populations structurées.

Puis, vous développerez un modèle des procédés d'intérêt en utilisant ce formalisme.

L'objectif est de simuler et analyser le modèle produit pour déterminer la dépendance du rendement de différenciation (nombre de cellules différenciées produites) en fonction de la quantité initiale de cellules cultivées.

[1] Marie Doumic, Anna Marciniak-Czochra, Benoît Perthame, Jorge Zubelli. A Structured Population Model of Cell Differentiation. SIAM Journal on Applied Mathematics, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2011, 71 (6), pp.1918-1940. 10.1137/100816584 . inria-00541860

 

Vos atouts pour réussir

Etudiant préparant un diplôme de niveau Bac +5, Ecole d’ingénieur ou Master universitaire.

Spécialité/Option souhaitée : Mathématiques appliquées et modélisation, Calcul Scientifique/EDP avec un intérêt pour l'application des mathématiques au monde du vivant.

 

Les qualités et compétences techniques requises et attendues pour la bonne réussite de ce projet sont :

Modélisation mathématique, EDP

Analyse numérique

Outils de calcul numérique

Excellent niveau en programmation Python et ses librairies (connaissance des packages d’analyse numérique)

Des connaissances de base en biologie / données biologiques

 

Créativité et esprit collaboratif dans l’échanges des idées avec les autres membres du département

Autonomie et force de proposition pour la mise en œuvre du prototype

Rigueur et autonomie dans votre conduite technique du stage

Pédagogie dans la présentation et explication des résultats du stage.

Diversity statement

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