Dyco est une équipe du laboratoire LIED de l université de Paris qui s intéresse à la thermodynamique hors d équilibre et à ses conséquences sur le monde qui nous entoure
Dyco est une équipe du laboratoire LIED de l université de Paris qui s intéresse à la thermodynamique hors d équilibre et à ses conséquences sur le monde qui nous entoure
À l’occasion de la mi-parcours de l’ANR NEMATIC, nous organisons un colloque sur la thématique des réseaux branchants et croissants sur deux jours, les 4 et 5 juin 2024, sur le campus Paris rive gauche de l’université Paris Cité (Paris 13). Les exposés ont lieu salle 326 du batiment Lamarck (35 rue H. Brion), les déjeuners dans le restaurant Buffon (15 rue H. Brion).
Nous nous retrouverons le 4 juin pour diner à 19h au café Dupont, 84 avenue de France.
| 4 juin | 5 juin | |
|---|---|---|
| 9h30 | accueil café | accueil café |
| 10h | É. Herbert, F. Chappeland-Leclerc | Thibault Chassereau |
| 10h45 | Arnaud Lehner | Frederic Guinand |
| 11h30 | Nicolas Fricker | Annemick Cornelissen |
| 13h | déjeuner | déjeuner |
| 14h30 | café poster | café poster |
| 15h | Marc Hoffmann | Étienne Couturier |
| 15h45 | Sebastian Baudelet | Loic Bethencourt |
| 16h30 | futur du projet | |
| 17h30 | fin | fin |
| 19h | diner |
En plus des exposés, des posters peuvent être installés dans la salle. Merci de privilégier le format A0 et l’orientation verticale (portrait). Nous pouvons prendre en charge l’impression, pour cela envoyer un mail aux organisateurs.
Éric Herbert et Florence Chappeland-Leclerc, UPC, LIED,10h
NEMATIC, bilan experimental et perspectives
Arnaud Lehner, Univ. Rouen, GlucoMEv, 10h45
Composition, remodelage et imagerie des parois au cours de la croissance cellulaire.
La croissance des cellules entourées d’une matrice extracellulaire, couramment appelée paroi, nécessite un constant remodelage de la structure de la paroi pour que la cellule s’adapte répondent aux aux signaux cellulaire qui guident la croissance ainsi qu’aux contraintes biotiques et abiotiques qui l’entoure. La composition et la structure de la paroi influent directement sur les propriétés mécaniques et les cellules en croissance, il est donc essentiel d’être capable de localiser les polymères pariétaux pour mieux comprendre leurs rôles respectifs au cours de la croissance. je propose de présenter brièvement la paroi primaire végétale ainsi que les techniques d’imagerie dont nous disposons à ce jour et celle qui sont en cours de développement, en particulier les techniques de marquage métabolique, qui permettent de suivre le dépôt des polymères au cours de la croissance.
Nicolas Fricker, LJAD, Université Côte d’Azur, 11h30
Subhyphal Modeling of Fungal Growth
Fungal hyphae growth represents a complex biological phenomenon vital for understanding various ecological and biomedical processes. Initially proposed by Moira Lampe, the 1D fungi hypha growth model offers a comprehensive framework to explore the intricate dynamics of fungal expansion and development. The model delineates the fundamental processes governing fungal growth, including nutrient absorption, diffusion, and vesicle advection. In this study, we delve into the intricacies of the 1D fungal hypha growth model, shedding light on the dynamic behaviors shaping fungal morphology and expansion. Through rigorous mathematical modeling and simulation, we aim to uncover novel insights into fungal biology, paving the way for future advancements in the field.
Marc Hoffmann, Univ. Paris Dauphine, CEREMADE, 15h
Statistique des dynamiques de population structurées en âge
Motivated by improving mortality tables from human demography databases, we investigate statistical inference of a stochastic age-evolving density of a population alimented by time inhomogeneous mortality and fertility. This generic model may serve as a representative model for population dynamics structured by age. As the size of the population grows, the observation gets closer to the solution of the Von Foerster Mc Kendrick equation. The difficulty lies in controlling simultaneously the stochastic approximation to the limiting PDE in a suitable sense together with an appropriate parametrisation of the anisotropic solution. This enables us to revisit the artefact of cohort effects in mortality tables.
Sebastian Baudelet, LJAD, Université Côte d’Azur, 15h45
Modeling Apical branching via polarisome dynamics
Filamentous fungi grow via elongated cells called hyphae, which extend through vesicle exocytosis at their tips, organized by a structure called the Spitzenkörper. Apical branching, where a branch divides into two during growth, and lateral branching, where new branches emerge from existing ones, are crucial for shaping the network. We focus on apical branching, considering cell polarity (controlled by proteins like the Polarisome) and cyclic growth regulated by calcium pulses. Polarisome clustering indicates growth direction, while calcium pulses influence actin dynamics and exocytosis, crucial for branching. Our model suggests that if two large Polarisome clusters are present at the end of a calcium pulse interval, an apical branching event occurs. We hypothesize Polarisome clusters move only at the tip and can merge. Existing models suggest diffusion-based movement and cluster-filament interactions. Our objective is to derive a concise formula approximating the probability of encountering two sufficiently large clusters, facilitating scalability across several calcium pulses events, without extensive simulations.
Thibault Chassereau, LIED, UPC, 10h
Identification complète de la structure spatio-temporelle du mycélium de Podospora anserina.
A partir d’une spore micrométrique unique, le champignon filamenteux Podospora anserina arrive à générer un réseau dense et hautement interconnecté d’hyphes de taille millimétrique en seulement quelques heures. A l’aide de séries d’images en lumière blanche capturant l’entièreté du réseau au cours de sa croissance nous verrons dans cette présentation comment nous pouvons reconstruire les dynamiques de croissance du réseau en gardant à la fois l’information locale du suivi de chaque apex et l’information globale de la connectivité des branches entre elles.
Nous nous intéresserons ensuite à la distinction entre les hyphes d’origine apicale et celles d’origine latérale. Cette distinction basée uniquement sur l’origine de la branche et indépendant de l’opérateur a pourtant un impact sur l’ensemble de son développement. Nous verrons comment les différences spatiale, temporelle et dynamique entre les deux natures de branches peuvent expliquer les différentes phases caractéristiques de la densité du réseau (exploration/densification).
Frederic Guinand, Univ. du Havre, LITIS, 10h45
Graphes dynamiques et réseaux réels
Depuis des décennies la communauté scientifique travaille à la modélisation des réseaux, qu’il s’agisse de réseaux biologiques, de réseaux de transports, de télécommunications ou sociaux.
Parmi les innombrables recherches qui ont été menées, une majorité s’est orientée vers les graphes, formalisme idéal pour décrire de tels objets. La notion très prolifique des réseaux complexes (Complex Networks) en est une magnifique illustration.
Toutefois, nombreux sont les réseaux dont la structure change au cours du temps.
L’étude de leurs propriétés nécessite alors l’introduction explicite du temps au sein du formalisme.
Différents modèles ont ainsi vu le jour, sous des vocables variés : temporal networks, graphes évolutifs, space-time networks, time-varying graphs, etc.
Si certaines métriques utilisées pour les graphes statiques restent opérantes, éventuellement sous la forme de séries temporelles, elles peinent à rendre pleinement compte de la dynamique de la topologie du graphe. Deux métriques nouvellement proposées, le dynamicScore et la sustainability, ont pour ambition de combler ce manque. Leur principe seront présentés et illustrés sur quelques exemples de réseaux ainsi que sur un générateur de graphes dynamiques.
Annemick Cornelissen, Laboratoire MSC, Université Paris Cité, 11h30
Morphogenesis of the gastrovascular canal network in scyphomedusae: Variability and possible mechanisms
Scyphomedusae are free swimming jellyfish which are part of the phylum Cnidaria, the sister group to all animals with bilateral symmetry. Scyphomedusae possess a gastrovascular system with a canal network distributing nutrients and oxygen to the tissues in the subumbrella. A large diversity of canal networks exists with highly reticulated networks in Rhizostoma pulmo and purely branching networks in Cyanea capillata. The canal network of Aurelia jellyfish has a sparse reticulated network. By day to day macroscopic observations we studied the dynamics of the network formation in juvenile Aurelia jellyfish and model it numerically and theoretically.
At the circular canal at the rim of jellyfish umbrella instabilities occur as canal sprouts, which grow toward the center of the jellies and reconnect to already existing radial canals. These reconnections have a bias to reconnect to the younger side radial canal. However, even in clones there exist a variability towards which canal the reconnections occur. We show that in Aurelia both the hydrodynamic effects, such as pressure in the canals, and elastic effects, such as deformation of the jellyfish body during swimming, amplifying the direction toward which the canal sprouts grow. Similar to the morphogenic instability idea of Turing (1952), the canal network pattern is not strictly regulated, but rather grow from an instability, keeping trace of noise, and then self-organizes, guided by physical rules.
We suggest that these morphogenic instabilities also play a role in the diverse patterns of canal networks in Rhizostoma pulmo and purely branching networks in Cyanea capillata.
Étienne couturier, Laboratoire MSC, Université Paris Cité, 15h
Lokhart’s law a quantitative predictive tool ?
Unwatered plants become flabby because the internal pressure of plant cells coined turgor strongly contributes to their mechanical strength. A tight regulation of water potential gradient is necessary to maintain turgor during the growth. In some cases, turgor also plays a regulative role on the plant growth rate: in case of drought, the loss of turgor is one of the first signal stopping plant growth. The water potential gradient pattern complexity in plant tissues makes in general the relationship between turgor and growth rate complicated; nonetheless in the simplest case of single cells (giant characean internode, pollen tube, root hair …), the growth rate is linear with turgor above a turgor threshold. This formal analogy between complex fluid and cell wall growth, coined Lockhart’s law, has generated a vast theoretical literature aiming to understand its microscopical origin; in comparison, experimental studies are much scarce and mainly concentrated on the 1D elongation of cylindrical organs. The aim of our project is to develop simple theoretical models and to design experiments to test the generality and the robustness of Lockhart’s law with two experimental models (Zea mais roots and giant characean internodal cells). The first part of the talk will be devoted to challenge the Lockhart’s model in describing the interaction between a growing plant and an obstacle. We will present a model coupling osmoticum production and Lockhart’s law quantitatively linking the obstacle stiffness and the slow-down of the growth as well as experiments on maize roots to test the model. The second part of the talk will present an experiment which aims to test if Lockhart’s law can be generalized in 2D. Among the possible 2D generalization the one which fits the best our preliminary data has the same pressure threshold in both directions.
Loic Bethencourt, LJAD, Université Côte d’Azur, 15h45
Particules browniennes contrôlées par leur mesure d’occupation
Ces travaux sont motivés par la modélisation de réseaux mycéliens de champignons filamenteux. Dans les travaux de Catellier, D’Angelo et Ricci, ces réseaux sont modélisés par des diffusions cinétiques branchantes qui interagissent avec tout le réseau, ainsi qu’avec leur environnement. On souhaiterait ajouter au modèle le postulat suivant : dans un environnement homogène, le réseau de champignons optimise l’espace occupé. Si on regarde le réseau, non pas par la trace laissée, mais par un léger épaississement de cette dernière, on souhaite alors maximiser le volume de la “saucisse” de la structure branchante, et le problème peut se voir comme un problème d’optimisation stochastique. Avant de considérer le cas de particules branchantes, on s’intéresse d’abord à des particules qui ne branchent pas et qui n’interagissent que par leur contrôle.