Дисертації з теми "Extinction (biologie) – Modèles mathématiques"
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Gaucel, Sébastien. "Analyse mathématique et simulations d'un modèle prédateur-proie en milieu insulaire hétérogène." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00263910.
Анотація:
L'objet de cette thèse est la construction, l'étude mathématique et numérique de modèles déterministes pour des systèmes Proie-Prédateur en milieu insulaire hétérogène. Il s'agit d'évaluer les effets de l'introduction d'espèces invasives, prédateurs et compétiteurs, sur une population de proies natives. La première partie présente l'étude de modèles faiblement structurés, bas´es sur des systèmes d'E.D.O. singuliers, le dénominateur d'un des termes de réaction pouvant s'annuler. L'analyse mathématique permet d'isoler des conditions d'extinction en temps fini ou de persistance. Dans ce second cas, le comportement en temps long dépend d'hypothèses supplémentaires. Une étude similaire est menée dans le cadre d'une population de proies natives structurée en 2 classes d'âge : juvéniles et adultes. Dans la seconde partie, on étend les modèles précédents au cadre avec structuration en espace, pour prendre en compte les hétérogénéités spatiales du milieu. On obtient des systèmes d'E.D.P. du type Réaction-Diffusion singuliers. Une analyse approfondie donne des critères d'existence globale en temps et d'existence sur un intervalle de temps fini des solutions. Parallèlement, nous mettons en place une méthode numérique du type splitting d'opérateurs dans un but double : valider les modèles spatiaux et étudier des processus d'invasion. Les simulations numériques permettent d'établir le rôle fondamental des proies introduites dans le succès de l'invasion par les prédateurs de colonies isolées de proies natives. Enfin, la structuration discrète en âge pour les proies natives permet d'exhiber des dynamiques oscillatoires.
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Fabre, Virginie. "Réponse démographique des Néandertaliens face aux pressions environnementales du stade isotopique 3 : approche par modélisation écologique." Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX20711/document.
Анотація:
Les Néandertaliens, dont l'évolution a eu lieu en Europe sur environ 300kans, disparaissent vers 30kans. Les déterminants de cette disparition restent encore aujourd'hui très discutés et plusieurs hypothèses tentent d'en expliquer les causes. Parmi celles privilégiées à ce jour on peut citer l'influence du climat, d'une compétition avec Homo sapiens, d'une épidémie ou de modifications démographiques. Cette recherche doctorale revisite ces différentes hypothèses par le biais de la modélisation mathématique. Cette approche originale synthétise et potentialise les données de la paléontologie classique afin de mieux comprendre les phénomènes associés à l'extinction des Néandertaliens. Après avoir réalisé une étude démographique à l'aide de modèle classiques, nous avons conçu des modèles déterministes spécifiques pour analyser les Néandertaliens et la chaine alimentaire à laquelle ils sont associés. Une fois ces modèles testés et validés, nous les avons utilisés pour analyser l'évolution démographique de la population néandertalienne au cours du stade isotopique 3 et nous avons comparés nos résultats avec les données des études préhistoriques, archéozoologiques ou encore paléoanthropologiques. Suite à notre analyse, nous suggérons d'exclure certaines hypothèses souvent avancées comme la compétition pour la ressource, les oscillations climatiques ou encore les épidémies. Une modification des caractéristiques intrinsèques de la population (fécondité et/ou vitesse de maturation) nous semble être une hypothèse bien plus plausible pour expliquer la disparition des NéandertaliensThe Neanderthal population lived and thrived in Europe during about 300ky in Middle Pleistocene. The causes of their disappearance about 30ky ago are strongly debated. Among the current hypotheses developed to explain this demographical crisis, competition with Modern humans, climate changes, epidemic diseases or demographical changes have often been evoked. The aim of this thesis was to re-analyse these assumptions and their determinants by using mathematical modelling. Models are used here to synthesize the data obtained by classical paleoanthropological studies and try to understand the complex and unknown phenomenon relative to the dramatic demographic fluctuation observed in Neanderthal populations during OIS3. Classical mathematical models are firstly used to analyse the influence of both demographical parameters and environmental stresses on the Neanderthal population. Next, we created new deterministic models more specified to the Neanderthal population. After checking the relevance of these models, we used them to analyse the demographical crisis of OIS3 and the information given by modelling have been checked with the information supplied by classical paleoanthropological, zooarchaeological and prehistorical studies. Our results allowed us to exclude the assumption of an epidemic disease or a climate change or even a resource competition as a cause of Neanderthal extinction whereas competition in a broad sense and above all demographic change could have led, under specific conditions, to Neanderthal demise. A demographic modification in the Neanderthal population across the time, in terms of fecundity or maturation speed, could be the reason of Neanderthals disappearance
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Ed-Darraz, Abdelkarim. "Modèles de dynamique des populations dans un environnement aléatoire." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066591/document.
Анотація:
Les travaux réalisés dans cette thèse abordent certaines questions relatives à la dynamique des populations dans un environnement aléatoire. L'environnement aléatoire est décrit par un processus Markovien à valeurs dans un espace fini et qui, en appliquant certaines forces sur le choix des taux vitaux, dirigera la dynamique de la population. Lorsque la dynamique est modélisée par un processus de naissance et de mort, on répondra à la question : quand est-ce qu'on a une extinction presque sûre d'une population ? (Bacaër and EdDarraz, 2014). Lorsque la dynamique est déterministe, nous avons démontré un résultat bien connu pour la taille finale d'une épidémie (Ed-Darraz and Khaladi, 2015) Bacaër N, Ed-Darraz A (2014) On linear birth-and-death processes in a random environment. J Math Biol. 69 (1) :73-90 Ed-Darraz A, Khaladi M (2015) On the final epidemic size in random environnement, Math. Biosc 266 : 10-14This thesis addresses some issues associated with population dynamics in random environment. Random environment is described by a Markov process with values in a finite space and which, involve certain forces on the choice of vital rates, will lead the population dynamics. When the dynamic is modeled by a birth and death process, we will answer the question : When almost surely extinction settled ? (Bacaër and Ed-Darraz, 2014). In (Ed-Darraz and Khaladi, 2015) we are interested to the final size of an epidemic in random environment. J Math Biol. 69 (1) :73-90 Ed-Darraz A, Khaladi M (2015) On the final epidemic size in random environnement, Math. Biosc 266 : 10-14
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Zalduendo, Vidal Nicolás Mauricio. "Processus de branchement bi-sexués multi-types." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0285.
Анотація:
Le processus de Galton-Watson bi-sexué, introduit par Daley, est une extension du processus de Galton-Watson classique, décrivant l'accouplement de femelles et de mâles, formant des couples capables de se reproduire. Des propriétés telles que des conditions d'extinction et le comportement asymptotique ont été étudiées au cours des dernières années dans le cas uni-type, mais les versions multi-types n'ont été traitées que dans certains cas particuliers. Dans cette thèse, nous développons une version multidimensionnelle générale du modèle de Daley, où nous considérons différents types de femelles et de mâles, qui s'accouplent selon une “fonction d'appariement”. Nous supposons que cette fonction est superadditive, ce qui signifie simplement que deux groupes de femelles et de mâles forment un plus grand nombre de couples ensemble plutôt que séparément. L'une des principales difficultés dans l'étude de ce processus est que, contrairement au processus de Galton-Watson classique (asexué), l'opérateur associé au processus n'est pas linéaire mais concave. Pour surmonter ce problème, nous utilisons une théorie de Perron-Frobenius pour les opérateurs concaves, qui garantit l'existence d'éléments propres pour notre opérateur. Dans cette thèse, nous démontrons des lois des grands nombres et établissons des conditions nécessaires et suffisantes pour l'extinction presque sûre du processus. Nous étudions également, à travers l'identification d'une surmartingale, la convergence du processus en temps long dans le cas surcritique ainsi que l'existence de distributions quasi-stationnaires pour le régime sous-critique. Enfin, quelques extensions à des modèles avec une fonction d'appariement aléatoire et des modèles en temps continu sont traitéesThe bisexual Galton-Watson process, introduced by Daley, is an extension of the classical Galton-Watson process, but taking into account the mating of females and males, which form couples that can accomplish reproduction. Properties such as extinction conditions and asymptotic behaviour have been studied in the past years in the single-type case, but multi-type versions have only been treated in some particular cases. In this thesis we deal with a general multi-dimensional version of Daley's model, where we consider different types of females and males, which mate according to a “mating function”. We consider that this function is superadditive, which in simple words implies that two groups of females and males will form a larger number of couples together rather than separate. One of the main difficulties in the study of this process is the absence of a linear operator that is the key to understand its behavior in the asexual case, but in our case it turns out to be only concave. To overcome this issue, we use a concave Perron-Frobenius theory which ensures the existence of eigen-elements for some concave operators. Using this tool, we find a necessary and sufficient condition for almost sure extinction as well as laws of large numbers. We also study the convergence of the process in the long-time through the identification of a supermartingale, and the existence of quasi-stationary distributions for the subcritical regime. Finally, some extensions to models with random mating function and models in continuous time are considered
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Pellegrin, Xavier. "Oscillations dans des modèles mathématiques issus de la biologie." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077263.
Анотація:
Cette thèse est centrée sur l'analyse mathématique des solutions de deux modèles issus de la biologie. Le premier appartient à la famille des modèles de Kuramoto et décrit l'évolution d'une population d'oscillateurs de phase couplés en champ moyen. Le second est un modèle d'oscillation original, basé sur une perturbation singulière d'une équation différentielle retardée, introduit en particulier pour expliquer des phénomènes oscillatoires observés dans des réseaux de neurones, et qui fait l'objet d'analyse mathématique depuis les années 1980Ln this report, we focus on mathematical analysis of two models coming from biology. The first model, a Kuramoto model, describes the time-evolution of a large number of mean-field coupled phase oscillators. The second one is an original oscillation model, based on a singuiar perturbation of a delayed differential equation. It had been introduced in relation with oscillatory patterns observed in neural networks, and it is subject fo mathematical analysis since the 1980's
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Djermoune, Makhlouf. "Explosion et extinction de la température dans les matériaux viscoplastiques thermo-adoucissants." Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Djermoune.Makhlouf.SMZ9946.pdf.
Анотація:
Ce travail de recherche est essentiellement centré sur le problème de formation et d'évolution des bandes de cisaillements adiabatiques (BCA) en grandes vitesses de déformation. Ces bandes de cisaillements sont souvent à l'origine de la rupture des matériaux. Nous avons étudié les régimes stationnaires, transitoires, l'explosion et l'extinction de la température en temps fini ou infini, de l'écoulement plastique pour différentes lois de comportements thermo-viscoplastiques
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Yoccoz, Gilles Nigel. "Le rôle du modèle euclidien d'analyse des données en biologie évolutive." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO10111.
Анотація:
L'utilisation des methodes descriptives d'analyse des donnees s'est manifestee de maniere autonome dans differentes specialites de la biologie evolutive. Notre objectif est de montrer que ces methodes relevent du meme modele: le modele euclidien d'analyse des donnees et que cette generalisation autorise un enrichissement de ces methodes et donc une augmentation des possibilites d'analyse offertes aux ecologues. La premiere partie est consacree au modele mathematique. Apres une breve presentation du schema de dualite, nous insistons sur les perspectives ouvertes par l'emploi des projecteurs dans ce modele (acpvi; sabatier, 1987). L'allometrie, la variation geographique et les relations peuplement-habitat constituent les trois parties suivantes baties sur le schema. Apres un expose de la problematique biologique propre a chaque specialite, nous replacons un certain nombre de propositions methodologiques dans le cadre du modele euclidien, avant d'en donner les applications sur des exemples caracteristiques. Nous insistons en conclusion sur la necessite d'un cadre mathematique rigoureux qui seul permettra une evaluation des methodes proposees. Un exemple en biogeographie insulaire illustre la fecondite d'une telle demarche inter-disciplinaire
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Cardin-Bernier, Guillaume. "Simplification de modèles mathématiques représentant des cultures cellulaires." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8159.
Анотація:
L’utilisation de cellules vivantes dans un procédé industriel tire profit de la complexité inhérente au vivant pour accomplir des tâches complexes et dont la compréhension est parfois limitée. Que ce soit pour la production de biomasse, pour la production de molécules d’intérêt ou pour la décomposition de molécules indésirables, ces procédés font appel aux multiples réactions formant le métabolisme cellulaire. Afin de décrire l’évolution de ces systèmes, des modèles mathématiques composés d’un ensemble d’équations différentielles sont utilisés. Au fur et à mesure que les connaissances du métabolisme se sont développées, les modèles mathématiques le représentant se sont complexifiés. Le niveau de complexité requis pour expliquer les phénomènes en jeu lors d’un procédé spécifique est difficile à définir. Ainsi, lorsqu’on tente de modéliser un nouveau procédé, la sélection du modèle à utiliser peut être problématique. Une des options intéressantes est la sélection d’un modèle provenant de la littérature et adapté au procédé utilisé. L’information contenue dans le modèle doit alors être évaluée en fonction des phénomènes observables dans les conditions d’opération. Souvent, les modèles provenant de la littérature sont surparamétrés pour l’utilisation dans les conditions d’opération des procédés ciblées. Cela fait en sorte de causer des problèmes d’identifiabilité des paramètres. De plus, l’ensemble des variables d’état utilisées dans le modèle n’est pas nécessairement mesuré dans les conditions d’opération normales. L’objectif de ce projet est de cibler l’information utilisable contenue dans les modèles par la simplification méthodique de ceux-ci. En effet, la simplification des modèles permet une meilleure compréhension des dynamiques à l’oeuvre dans le procédé. Ce projet a permis de définir et d’évaluer trois méthodes de simplification de modèles mathématiques servant à décrire un procédé de culture cellulaire. La première méthode est basée sur l’application de critères sur les différents éléments du modèle, la deuxième est basée sur l’utilisation d’un critère d’information du type d’Akaike et la troisième considère la réduction d’ordre du modèle par retrait de variables d’état. Les résultats de ces méthodes de simplification sont présentés à l’aide de quatre modèles cellulaires provenant de la littérature.
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Baup, Stéphane. "Elimination de pesticides sur lit de charbon actif en grain en présence de matière organique naturelle : élaboration d'un protocole couplant expériences et calculs numériques afin de simuler les équilibres et les cinétiques compétitifs d'adsorption." Poitiers, 2000. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00983252.
Анотація:
Face a la pollution persistante des eaux naturelles par les pesticides, le charbon actif en grain (cag) represente une reelle possibilite de traitement, de plus en plus souvent mis en uvre en potabilisation. L'efficacite de ce traitement depend des equilibres et des cinetiques d'adsorption, de l'hydrodynamique du reacteur et de la competition avec la matiere organique naturelle contenue dans les eaux brutes destinees a la potabilisation. Dans ce cadre, l'objectif de cette recherche est double : elaborer un protocole d'acquisition des parametres d'equilibre et de cinetique d'adsorption competitive et concevoir un logiciel de simulation de l'adsorption sur lit de cag. L'approche theorique s'appuie sur : (1) le modele de la diffusion de surface homogene (hsdm) qui prend en compte le coefficient de transfert de masse externe (k f) et le coefficient de diffusion superficielle (d s) pour modeliser la cinetique d'adsorption, (2) la theorie de la solution adsorbee ideale (iast) pour modeliser la competition et (3) l'introduction d'un compose fictif (ebc) qui represente la matiere organique naturelle. Le travail experimental consiste d'une part a realiser des isothermes d'adsorption sur l'eau ultra pure, l'eau reelle et l'eau reelle diluee par de l'eau ultra pure afin d'obtenir les parametres d'equilibre. D'autre part, des cinetiques d'adsorption, effectuees sur colonne differentielle d'adsorption (dcbr), permettent d'acquerir les coefficients de diffusion superficielle. Les programmes de simulation ont ete concus, ecrits et valides sur plusieurs resultats issus de la litterature. Ces programmes ont ensuite ete impliques dans le protocole global de simulation du filtre de charbon actif en grain reel. Pour une eau naturelle, ce protocole
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Consalvi, Jean-Louis. "Développement d'un modèle diphasique dédié au calcul de l'interaction d'un brouillard d'eau et d'un feu en milieu compartimenté : application à la lutte incendie." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11058.
Анотація:
Un modèle diphasique multi-classes est développé pour décrire les interactions entre un feu de compartiment et un brouillard d'eau. Pour modéliser les transferts radiatifs dans les milieux gazeux chargés en particules, une équation de transfert radiatif multiphasique a été établie et validée pour de grosses particules opaques relevant de l'optique géométrique. Pour prendre en compte les régions solides internes à l'écoulement, la technique des régions bloquées est généralisée aux écoulements diphasiques réactifs turbulents. Les résultats numériques montrent que la diffusion du rayonnement thermique par les gouttes d'eau constitue un mécanisme important dans l'atténuation de l'énergie radiative par le nuage de gouttes. Deux régimes sont mis en évidence : un régime d'extinction et un régime d'accroissement du feu. Ce dernier se produit lorsque l'écoulement induit par le nuage de gouttes augmente l'entraînement d'air vers la zone de réaction et que les gouttes pénètrent difficilement dans la zone de flamme.
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Costa, Manon. "Modélisation probabiliste et éco-évolutionnaire des communautés proies-prédateurs." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015EPXX0038.
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Lesquoy-de, Turckheim Élisabeth. "Statistique et biologie : quelques exemples de modélisation." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112382.
Анотація:
Cette thèse consiste en un recueil de cinq textes. Trois d’entre eux sont des publications communes avec des biologistes et présentent l’utilisation d’une technique statistique, un est un exposé méthodologique sur un aspect de la régression linéaire et un autre présente les bases probabilistes nécessaires à la modélisation des études de survie à l’aide des processus ponctuelsThis thesis is a collection of five papers. Three of them are collective papers including biologists and show an example of the uses of statistics in biology. One is a methodological hint about regression models and the last presents the probabilistic bases for modelling survival analysis with point processes
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Mirrahimi, Sepideh. "Phénomènes de concentration dans certaines EDPs issues de la biologie." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066165.
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Gosselin, Frédéric. "Modèles stochastiques d'extinction de population : propriétés mathématiques et leurs applications." Paris 6, 1997. http://www.theses.fr/1997PA066358.
Анотація:
Des modeles d'extinction de population sont frequemment employes comme outils d'aide a la decision pour la gestion de populations animales ou vegetales menacees. Le but de cette these est de prouver des resultats mathematiques decrivant la maniere dont se passe l'extinction dans la plupart de ces modeles, et de les appliquer a quelques cas particuliers. Apres une revue bibliographique sur l'extinction de populations et les modeles utilises pour l'apprehender, je propose une serie de resultats mathematiques, pour la plupart asymptotiques, generalisant au cadre plus etendu des chaines de markov a espace d'etats denombrable des resultats connus pour les chaines de markov finies ou les processus de ramification. Je prouve l'extinction certaine de ces modeles et deux types de stabilisation stochastique et asymptotique conditionnellement a la non-extinction. C'est l'utilisation de resultats d'analyse lineaire qui aura permis une telle extension. Je presente ensuite deux manieres de simuler numeriquement ces modeles, dont l'une est en partie nouvelle, puis j'etudie a la lumiere des resultats de cette these un modele d'extinction correspondant a une population reelle. Je clos ce travail par une discussion sur l'applicabilite, l'utilisation et l'utilite de mes resultats pour la modelisation de l'extinction, mais aussi dans d'autres domaines biologiques. Les principales conclusions sont que mes resultats s'appliquent a un grand nombre de modeles d'extinction existants et possedent des applications conceptuelles interessantes en ecologie theorique, concernant les notions d'equilibre et de stabilite, mais qu'ils ne sont pas systematiquement utiles dans l'interpretation des simulations et qu'ils doivent etre utilises avec une certaine rigueur mathematique
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Mesplé, Fabrice. "Modélisation des processus biologiques et physico-chimiques dans un écosystème aquatique eutrophe : le lagunage à haut rendement." Montpellier 1, 1993. http://www.theses.fr/1993MON13514.
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Diaz-Zuccarini, Vanessa Alexandra. "Étude des conditions d'efficacité du ventricule gauche par optimisation téléonomique d'un modèle de son fonctionnement." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-287-288.pdf.
Анотація:
Le premier but de ce travail est d'obtenir un modèle de compréhension de la dynamique mécano-chimique du ventricule gauche. Le niveau de complexité de ce modèle doit permettre son emploi dans des applications dans l'enseignement et son insertion dans un modèle de la boucle cardiovasculaire complète. Ce modèle doit aussi permettre une première étude d'optimisation pour formuler et tester des hypothèses concernant la nature de l'efficacité ventriculaire résultant de l'évolution naturelle. Pour atteindre ces objectifs, nous avons choisi un niveau de complexité intennédiaire (modèles "en boîtes grises") qui nous permet d'adapter des approches à paramètres localisés et d'éviter l'emploi des modèles à dérivées partielles ou à éléments finis qui sont trop lourds. Cette approche nous permet également de focaliser notre intérêt sur les mécanismes physico-chimiques actuellement étudiés par les expérimentateurs tout en adoptant des sous modèles plus simples pour les autres parties du système.
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Devys, Anne. "Modélisation, analyse mathématique et simulation numérique de problèmes issus de la biologie." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10087/document.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à l’étude de quatre problèmes issus de la biologie. Le premier concerne la modélisation d’une population de métastases. Le modèle abouti a une équation de McKendrick-Von Foerster : une équation de conservation munie d’un terme au bord non–local. Nous montrons l’existence d’une unique solution et étudions son comportement asymptotique à l’aide de la notion d’entropie relative généralisée. L’étude numérique utilise le schéma WENO. Le deuxième concerne la modélisation de la respiration. Nous étudions la simulation des flux d’air dans l’appareil respiratoire à l’aide d’un modèle multi–échelle. Le système obtenu possède des conditions aux bords dissipatives non–usuelles. La méthode numérique employée est une méthode de décomposition qui permet de réduire le problème à la résolution de problèmes de Stokes avec conditions aux bords de type Dirichlet–Neumann classiques. Puis nous proposons un modèle pour les échanges gazeux montrant l’hétérogénéité de l’absorption de l’oxygène le long de l’arbre bronchique. La troisième partie concerne la cascade MAPK dans des ovocytes de Xénopes. La modélisation amène à une équation de type KPP. Après une étude mathématique montrant l’existence d’un front d’onde, nous réalisons une étude numérique fine du système. Enfin, nous étudions le système de Patlak–Keller–Segel 1D après explosion. Après une étude mathématique permettant de décrire le système après explosion à l’aide d’une mesure de défaut, nous donnons un schéma numérique adoptant le point de vue du transport optimal et permettant de simuler le système après explosionWe investigate four models coming from biological contexts. The first one concerns a model describing the growth of a population of tumors. This model leads to a McKendrick–Von Foerster equation : a conservation law with a non–local boundary condition. We prove the existence and unicity of a solution, then we study, using the general relative entropy, its asymptotic behavior. We provide numerical simulations using WENO scheme. The second part concerns the modelisation of the respiration. First we study the air flux in the bronchial tree using a mulstiscale model. The system present non–usual dissipative boundary conditions. The numerical scheme we use is based on a decomposition idea that reduce the system to the resolution of Stokes problems with standard Dirichlet–Neumann conditions. Then, we propose a model concerning the gas exchanges bringing to light the heterogeneity of the absorption of oxygen along the bronchial tree. The third part concerns the MAPK cascade in Xenopus oocytes. The modelisation leads to an equation of KPP type. A mathematical study shows the existence of travelling waves. Then we provide a detailed numerical study of the system. Finally, the last part, concerns the system of Patlak–Keller–Segel 1D after blow–up. The mathematical study provide a description of the system after blow–up, based on the notion of default meausure. Then we propose a numerical scheme, adopting the optimal transport viewpoint and allowing to simulate the system after blow–up
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Poreau, Brice. "Biologie et complexité : histoire et modèles du commensalisme." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01063917.
Анотація:
Le commensalisme est une association biologique au sein de laquelle le commensal obtient un avantage, alors que son hôte n'obtient ni avantage, ni désavantage. Ce type d'association est théorisé durant la seconde moitié du dix-neuvième siècle, notamment par Pierre-Joseph Van Beneden (1809-1894). Zoologiste belge, professeur à l'université de Louvain, il propose dans son ouvrage de 1875 intitulé Les commensaux et les parasites dans le règne animal, 264 exemples d'associations qu'il classe parmi le commensalisme. Ses travaux ont un retentissement majeur dans l'univers des zoologistes de son époque. Le concept de commensalisme perdure alors jusqu'au vingt-et-unième siècle et interroge sur les notions d'individualité, d'individuation et d'association. Notre étude porte non seulement sur le développement de ce concept au cours du dix-neuvième siècle, que nous démontrons par de nombreux documents inédits issus des archives de Pierre-Joseph Van Beneden, mais aussi sur la pérennité du concept jusqu'à nos jours. Le commensalisme est interprété comme un " marqueur " de l'émergence de nouvelles sciences du vivant : la microbiologie et l'écologie. Plus qu'un concept scientifique, le commensalisme apparaît alors comme un concept illustrant la complexité du vivant
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André, Jean-Baptiste. "Niveaux de sélection chez les microparasites : virulence, coopération, mutation." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20172.
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Elhallaoui, Menana. "Modélisation moléculaire d'antagonistes non compétitifs du récepteur NMDA [N-Méthyl-D-aspartate]." Bordeaux 2, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR2B003.
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Duverger, Corinne. "Théorie évolutionnaire et modèles métaphoriques : étude des liens entre l'économie et la biologie." Dijon, 1993. http://www.theses.fr/1993DIJOE011.
Анотація:
Cette thèse a pour but l'étude des liens qui peuvent exister entre l'économie et la biologie, sous un angle méthodologique particulier, celui ces transferts de concepts. Plus précisemment, nous avons essayé de comprendre en quoi les théories biologiques pouvaient se réveler utiles pour l'étude de certains problèmes économiques. A cette fin, nous avons eu besoin de définir un outil méthodologique particulier, le modèle métaphorique, et qui a été étudié par certains philosophes des sciences. La première partie de notre thèse est plus particulièrement consacrée au modèle altruiste de Becker. Nous avons ainsi montre que faute de s'être suffisamment interrogé sur les liens entre l'économie et la biologie, Becker n'a pas réussi à convaincre les autres économistes de la pertinence de sa démarche. La seconde partie est consacrée à un exemple de transfert réussi entre les deux disciplines et met l'accent sur des travaux. Concernant la théorie des jeux évolutionnaire ainsi que sur l'introduction en économie d'un nouveau concept : celui de stratégie évolutionnairement stableThis work is concerned by the links between economy and biology in order to understand why economists use biological theory of natural selection. In the first part, we have studied the nature and the function of metaphor and examined links between metaphor and economic models. We have not omitted the relations with the philosophical literature about the cognitive force and linguistic structure of metaphor. And so, we have explained why the gary Becker's model of altruism is perfectible. In the second part, we have studied the links between the theory of games and the evolutionary theory. And we have shown the evolutionary stable strategy can be used in economy and biology
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Baratchart, Etienne. "Etude quantitative des aspects dynamiques et spatiaux du développement métastatique à l'aide de modèles mathématiques." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0023/document.
Анотація:
L'objet de cette thèse est l'étude du processus métastatique par la confrontation de données in vivo chez la souris avec des modèles mathématiques. Plus précisément, des données longitudinales sur la masse métastatique totale combinées à des données IRM fournissant des informations sur le nombre et la taille des macrométastases ont été confrontées à un modèle décrivant l'évolution de la distribution en tailles des métastases par une équation aux dérivées partielles de populations structurées. La théorie sous-jacente au modèle, décrivant le processus métastatique par des métastases initiées par quelques cellules et croissant indépendamment les unes des autres, s'est révélée incapable de décrire les distributions de tailles métastatiques observées à l'IRM, suggérant la présence de phénomènes non pris en compte dans la théorie \standard" du développement métastatique. Ces résultats nous ont conduit à proposer des hypothèses expliquant les différences de distributions métastatiques entre le modèle et les données. Ces hypothèses ont été étudiées expérimentalement par nos collaborateurs biologistes mais également in silico à l'aide de modèles d'équations aux dérivées partielles décrivant la croissance de plusieurs métastases pouvant interagir spatialement. Les résultats obtenus à l'aide de notre approche de modélisation suggèrent des interactions jouant un rôle important dans la dynamique métastatique, comme l'agrégation de germes métastatiques ou l'attraction de cellules métastatiques par des foyers métastatiques déja existants. Une partie de cette thèse est également dédiée à l'analyse mathématique et numérique du nouveau modèle spatial introduit pour l'étude quantitative précédemment évoquée. Ce modèle mécanique décrit notamment l'effet de la pression sur la prolifération des cellules tumorales. Des résultats de convergence de la méthode numérique utilisée sont présentés, ainsi qu'une confrontation du modèle à des données de croissance de métastases pulmonaires. Enfin, une partie traitant des interactions métastases-microenvironnement est également présentée. Des études récentes ont en effet montré que certaines cellules progénitrices de la lignée hématopoïétique ou encore certaines cellules immunitaires pourraient jouer un r^ole important dans le développement métastatique. Au cours de cette thèse, ce phénomène appelé niche prémétastatique a été étudié dans la littérature biologique puis modélisé mathématiquement afin de mieux comprendre le rôle de cette niche dans la dynamique métastatiqueIn this thesis, a quantitative study of the metastatic process in the mouse has been performed thanks to mathematical modeling. Precisely, longitudinal data of the total metastatic burden and MRI data on the macrometastatic size distribution are confronted to a mathematical model describing the metastatic process by the independent growths of metastatic foci starting from one or few cells. This \standard" theory, able to describe the dynamics of the total metastatic burden, is on the other hand unable to describe the observed metastatic size distributions. Indeed, this model predicts many small metastases, whereas the observed metastases are much larger and fewer. In order to explain these differences, we proposed two hypotheses that were not taken into account in the initial theory. In the first one, metastases that are growing in close vicinity could merge, resulting in one larger metastasis. In the second one, metastatic foci could attract arriving circulating tumor cells, resulting also in fewer foci but much larger ones. These hypotheses have been tested experimentally by our biologists collaborators, and in silico thanks to a spatial model of tumor growth. The results of this study show that the previously suggested phenomena could have a substantial impact on the number and the sizes of the metastatic foci during metastatic development. Another part of this thesis is devoted to the numerical and mathematical analysis of the previous spatial model. This model takes into account the effect of the pressure on the proliferation of tumor cells. Numerical convergence of the numerical method that has been used and data assimilation on imaging data of pulmonary metastases are presented. Finally, a last part deals with the interactions between metastasis and its supportive stroma. Recent studies shed light on the implication of hematopoietic progenitors in the formation of a permissive soil in the future metastatic site, a phenomenon so-called premetastatic niche. In this thesis, a mathematical model describing the premetastatic and metastatic dynamics is proposed to study quantitative aspects of this phenomenon
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Mercado, Cabrera Antonio. "Modélisation de la cinétique chimique d'un plasma en extinction dans un disjoncteur basse tension." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30007.
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Yeramian, Edouard. "Étude expérimentale et théorique de récepteurs de neuromédiateurs et développement de méthodologies pour l'analyse des signaux." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0032.
Анотація:
Les problèmes soulevés à l'occasion d'études expérimentales et théoriques de récepteurs de neuromédiateurs ont suscité des développements méthodologiques généraux essentiellement en analyse de signaux
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Nguyen, Huu Tri. "Echelles de temps et dynamique spatiotemporelle de populations." Aix-Marseille 2, 2007. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2007AIX22099.pdf.
Анотація:
Les méthodes d’agrégation des variables permettent d’étudier et d’analyser des modèles complexes de dynamique des populations en introduisant des modèles simplifiés qui prennent en compte un nombre réduit de variables. Nous utilisons d’abord ces méthodes pour analyser des modèles spatialisés hôtes-parasitoïdes sur des patchs. Ces modèles sont constitués d’une phase d’interactions locales et d’une phase de déplacement composée de k déplacements élémentaires sur les patchs voisins. Nous étudions l’influence de k sur la dynamique globale du système et sur sa persistance. Nous développons ensuite un modèle de virus en environnement marin pour étudier le « paradoxe du plancton » : dans le cas du plancton, le principe d’exclusion compétitive n’est pas vérifié. L’étude de ce système montre que la présence de virus favorise la coexistence de deux espèces différentes de bactéries en compétition pour une même ressourceAggregation of variables methods allow reducing complexity of models in population dynamics by building simplified models governing fewer variables. We first use those methods to study spatial host-parasitoids models on patches. Those models are composed of a local interaction submodel and a dispersal submodel. Dispersal consists in k events of elementary dispersal on the nearest neighbours. We study the influence of parameter k on global dynamics and persistence of the system. We then develop a model of a virus in a marine environment to study the “plankton paradox”: plankton dynamics violate the principle of competitive exclusion. The study of our system shows that the presence of a virus enables the coexistence of two different species of bacteria
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Bonneau, Stephane. "Chemins minimaux en analyse d’images : nouvelles contributions et applications à l’imagerie biologique." Paris 9, 2006. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=2006PA090062.
Анотація:
Initialement introduites en analyse d'images pour minimiser globalement la fonctionnelle des contours actifs géodésiques, les techniques basées sur les chemins minimaux permettent d'extraire d'une image des courbes ouvertes ou fermées de manière robuste. Numériquement, les chemins minimaux sont obtenus en résolvant l'équation Eikonale sur une grille discrète avec un algorithme rapide appelé Fast Marching. Dans cette thèse, nous présentons de nouvelles approches basées sur les chemins minimaux et montrons leur intérêt pour l'analyse d'images biologiques. Cette thèse comporte trois parties. Dans la première partie, nous dressons un état de l'art des modèles déformables basés frontières et des méthodes basées sur les chemins minimaux proposées jusqu'ici dans la littérature. Dans la deuxième partie, nous proposons une nouvelle approche pour automatiquement détecter et suivre, dans des séquences d'images de fluorescence 2D, des objets ponctuels visibles par intermittence. Les trajectoires des objets en mouvement, assimilées à des chemins minimaux définis dans un espace spatiotemporel, sont reconstruites avec une technique de groupement perceptuel basée sur une propagation de fronts dans le volume 2D+T. Dans une troisième partie, nous nous intéressons à l'extraction de surfaces dans des images 3D. Nous introduisons d'abord une approche par propagation de fronts permettant de paver une surface fermée par un ensemble de points. Nous proposons ensuite une méthode pour extraire un patch de surface à partir d'un point en construisant un réseau dense de chemins minimaux, puis étendons cette méthode afin d'extraire une surface fermée, de manière rapide et robuste, à partir de quelques points de surfaceIntroduced first in image analysis to globally minimize the geodesic active contour functionnal, minimal paths techniques are robust tools for extracting open and closed contours from images. Minimal paths are computed by solving the Eikonal equation on a discrete grid with an efficient algorithm called Fast Marching. In this thesis, we present novel approaches based on minimal paths. The interest of these techniques is illustrated by the analysis of biological images. This thesis consists of three parts. In the first part, we review the relevant litterature in boundary-based deformable models and minimal paths techniques. In the second part, we propose a new approach for automatically detecting and tracking, in sequences of 2D fluorescence images, punctual objects which are intermittently visible. Trajectories of moving objects, considered as minimal paths in a spatiotemporal space, are retrieved using a perceptual grouping approach based on front propagation in the 2D+T volume. The third part adresses the problem of surface extraction in 3D images. First, we introduce a front propagation approach to distribute a set of points on a closed surface. Then, we propose a method to extract a surface patch from a single point by constructing a dense network of minimal paths. We finally present an extension of this method to extract a closed surface, in a fast and robust manner, from a few points lying on the surface
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Calvez, Vincent. "Modèles et analyses mathématiques pour les mouvements collectifs de cellules." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00255811.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à certains modèles mathématiques décrivant le mouvement d'une population de cellules, qui interagissent via un signal chimique. L'accent est mis sur le modèle parabolique de Patlak-Keller-Segel, et dans une moindre mesure, sur le modèle cinétique d'Othmer-Dunbar-Alt.Dans une première partie nous étudions plusieurs variantes du modèle PKS classique, incluant notamment une diffusion non-linéaire des cellules, ou bien une loi de diffusion chimique à noyau de Green logarithmique. Puis nous montrons l'existence globale pour une masse sous-critique du modèle PKS classique dans tout l'espace $\mathbb{R}^2$.
On complexifie ensuite le modèle de base en ajoutant un intermédiaire chimique réactionnel, ce qui modifie l'homogénéité du système. Enfin les conditions d'existence globale pour le modèle cinétique ODA avec effets délocalisants sont affaiblies par rapport aux travaux précédents.
Dans une deuxième partie nous appliquons le modèle phénoménologique de PKS, et son principe de masse critique, à un processus d'auto-organisation remarquable dans le cerveau: la sclérose concentrique de Baló. Un couplage adéquat entre un front de propagation et une instabilité de PKS décrit raisonnablement les motifs en anneaux de la maladie.
La troisième partie adopte le point de vue du transport optimal de masse pour analyser le modèle de PKS unidimensionnel modifié auparavant (afin de partager les caractéristiques de PKS 2D). Bien que la fonctionnelle d'énergie ne soit pas convexe par déplacement, nous démontrons la convergence vers un unique état d'équilibre, lorsqu'il existe. Ces nouvelles idées sont mises en oeuvre numériquement~: un flot gradient discret pour la distance de Wasserstein est analysé, puis simulé en dimension un d'espace.
Plusieurs annexes viennent compléter ce travail, dont une annexe qui regroupe tous les aspects numériques de la thèse.
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Liu, Ming Gang. "Etude de la texture des membranes et de leur interaction avec des suspensions au cours d'une filtration dynamique." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD496.
Анотація:
Ce travail concerne la caractérisation des membranes et les performances de la filtration dynamique dans un système de couette. Le permporomètre biliquide réalisé permet de caractériser des membranes de microfiltration et ultrafiltration par la distribution des dimensions de pores en nombre ou en perméabilité. Une méthode numérique a été développée pour mieux traiter les données fournies par le permporomètre gaz-liquide. Sur la membrane ainsi caractérisée, la rotation de la membrane diminue fortement le colmatage et permet d'atteindre dans certaines conditions la filtration idéale sans diminution de débit. Le flux limité observé peut être considéré comme la résultante de trois flux qui découlent de l'effet diffusionnel. La force centrifuge et le gradient radial de la contrainte de cisaillement. Lors de la filtration d'une suspension, les actions mécaniques et diffusionnelles sont également importantes. Mais, la polarisation de concentration domine la filtration d'une solution de pectine. La relation entre le flux de filtrat et les caractéristiques de la membrane, la nature de la suspension et les conditions opératoires s'exprime par deux modèles théoriques. Le transfert des particules dépend surtout de la vitesse de rotation.
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Joron, Mathieu. "Coloration avertissante et mimétisme müllérien : le problème de la diversification." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20197.
Анотація:
Par experience, les predateurs apprennent a reconnaitre les proies toxiques. Ces proies arborent alors des couleurs voyantes leur permettant d'etre identifiees comme toxiques avant predation. L'efficacite d'une telle coloration avertissante depend de la frequence des rencontres proies-predateurs pendant l'apprentissage, et donc plus les proies portant ce patron sont communes, mieux ce patron est connu des predateurs, et plus faible est la predation. Le desavantage qui en resulte pour les formes rares est a la base du mimetisme mullerien, par lequel plusieurs especes toxiques sont identiques en apparence, partageant ainsi leur contribution a l'education des predateurs. Toute nouvelle coloration avertissante est contre-selectionnee lorsqu'elle apparait dans une population. L'extraordinaire diversite des couleurs avertissantes utilisees localement par les proies semble donc paradoxale. Je propose ici une approche theorique du mimetisme mullerien combinee a l'etude de terrain d'un papillon toxique polymorphe, heliconius numata. Les modeles mathematiques indiquent (1) que la diversite mimetique est, dans certains cas, moins contre-selectionnee que ne le prevoyaient les modeles precedents, rendant possible une exploration du paysage adaptatif par derive genetique ; (2) que la diversite mimetique peut etre maintenue de facon stable dans un environnement heterogene, et depend principalement de l'echelle de l'heterogeneite spatiale par rapport au taux de migration entre sites. L'etude de heliconius numata en amazonie peruvienne montre que l'environnement mimetique est effectivement heterogene a une tres petite echelle spatiale, exercant une selection variable a laquelle h. Numata semble repondre localement. Le patron de coloration etant determine par un groupe de genes fortement lies (supergene), le polymorphisme chez cette espece s'explique par la simple juxtaposition de clines d'equilibre selection-migration a un seul locus dans un paysage mimetique en mosaique.
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Grange, Sophie. "Le grand dilemme des équidés sauvages : coexister avec les bovidés et éviter les grands prédateurs." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2319.
Анотація:
Le zèbre de plaine est l’un des équidés sauvages les plus répandus ; il y a cependant peu d’informations concernant la régulation/limitation de leurs populations. A partir d’études comparatives sur l’abondance et la dynamique de populations de zèbres et de bovidés, cette thèse montre que la prédation doit fortement influencer le nombre de zèbres dans les écosystèmes africains, et plus précisément qu’elle peut jouer un rôle important dans la limitation de certaines de leurs populations. Pour confirmer ces résultats, il serait nécessaire de lier les modèles de populations de zèbres et de leurs prédateurs. Cependant le manque de données précises concernant les taux vitaux des zèbres reste un problème majeur. L’étude de la dynamique de population des zèbres de plaine menée à Hwange est la première à utiliser une méthode de capture-marquage-recapture basée sur la photo-identification. Après seulement un an et demi de suivi, cette méthode a déjà fait preuve de son efficacité. Enfin cette thèse montre que le « retour à l’état sauvage » des chevaux domestiques ne conduit pas à une dynamique de population complètement naturelle et que, par conséquent, les chevaux de race « Camargue » ne peuvent être utilisés en tant que substituts d’équidés sauvages pour restaurer des écosystèmes naturels. En terme de conservation des espèces, il est donc dès à présent important d’acquérir une bonne connaissance des facteurs régulant ou limitant les populations d’équidés sauvages afin de faciliter leur translocation ou réintroduction dans leurs écosystèmes naturelsThe Plains zebra is currently the most widespread wild equid; however there is still little information on the regulation/limitation of their populations. Comparative studies on the relative abundance and the population dynamics of Plains zebras and grazing bovids support the hypothesis that predation has a greater impact on the number of zebras in African ecosystems, and probably also play an important role in the limitation of some zebra populations. Given these findings, it will be necessary to link population models of zebra and their main predators. However a major problem is the lack of accurate data on zebra survival rates. The study on the population dynamics of Plains zebra in Hwange National Park (Zimbabwe) is the first one to use a capture-mark-recapture method based on photo-identification. After only one year and a half, this method already proves to be promising to study zebra population dynamics. This thesis also shows that the feralization of domestic horses leads to an unnatural population dynamics, which means that Camargue horses cannot be used as surrogates of wild equids to restore natural ecosystems. In terms of species conservation it is therefore now important to acquire a good knowledge on the regulating/limiting factors acting on current wild equid populations in order to facilitate translocations and reintroductions in their natural ecosystems
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Géan, Julie. "Réalisation de systèmes membranaires modèles et étude de leur organisation par microscopie à l'angle de Brewster, spéctroscopie PM-IRRAS et dichroi͏̈sme circulaire vibrationnel." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12896.
Анотація:
De nouveaux systèmes membranaires modèles reproduisant l'épaisseur des membranes naturelles en bicouche ont été réalisés à l'interface air-eau. Deux méthodes originales ont été conçues pour stabiliser des multicouches phospholipidiques à la surface de l'eau. La première méthode a permis de former des bicouches de DMPC et des tricouches de DOPS par compression au-delà du collapse des monocouches sur une cuve de Langmuir modifiée. La deuxième méthode a consisté à réaliser une bicouche de DMPC supportée sous une monocouche de silane polymérisée à l'interface air-eau par éclatement de vésicules. L'épaisseur et l'organisation des systèmes ont été déterminées grâce à la microscopie à l'angle de Brewster et la spectroscopie PM-IRRAS. Une étude a ensuite été menée sur l'interaction de ces nouveaux systèmes membranaires modèles avec la mélittine, un peptide cytotoxique du venin d'abeille. Les premiers résultats obtenus sur la tricouche de DOPS ont montré que la mélittine était plutôt redressée dans la tricouche. Afin d'améliorer les études sur les interactions membranes-protéines, une nouvelle technique spectroscopique a été développée : la spectroscopie de dichroi͏̈sme circulaire vibrationnel. Cette technique, implantée pour la première fois en France, est sensible aux propriétés des molécules chirales. Les résultats préliminaires obtenus sur des phospholipides (en solution, en vésicules ou en multicouches supportées) et sur la mélittine laissent entrevoir un avenir prometteur pour le VCD pour la détermination des structures secondaires de peptides et de protéines insérés dans des vésicules lipidiques ou des multicouches supportées.
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Martens, Johannes. "L' évolution des organisations biologiques : vers une théorie unifiée de la coopération et du conflit." Paris 1, 2012. http://www.theses.fr/2012PA010737.
Анотація:
L'étude des organisations biologiques, des êtres unicellulaires aux entités coloniales, en passant par les organismes multicellulaires, est aujourd'hui une partie intégrante de la théorie sociale de l'évolution. Celle-ci envisage leur émergence comme le fruit d'un processus d'optimisation sous l'action de la sélection naturelle, au cours duquel les intérêts reproductifs des différentes parties sont amenés à converger et à s'intégrer au sein de différentes unités sociales de niveau supérieur. Notre travail vise à clarifier la nature de cette approche théorique, en évaluant les raisons épistémologiques du rapprochement analogique entre sélection naturelle et optimisation, et en s'interrogeant sur la fécondité conceptuelle de ce rapprochement, capital pour notre compréhension des organisations biologiques. Dans un premier temps (parties I et II), nous nous intéressons au parallèle proprement dit entre sélection naturelle et optimisation rationnelle, à partir des discussions sur l'évolution de la coopération biologique. En particulier, nous montrons que le fait d'envisager les populations naturelles sur le mode analogique de populations d'agents optimisateurs (dotés d' « intérêts » reproductifs) permet de mettre en lumière la structure causale des organisations auxquelles ceux-ci appartiennent, à la différences des seuls modèles, de la génétique quantitative et de la génétique des populations. Dans un second temps, (parties III et IV), nous formulons les conditions sous lesquelles la sélection peut générer de nouveaux niveaux d'organisation biologique, et établissons une distinction nette mais générale entre l'état de la socialité et celui de l'organismalité.
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Beau, Noëlle. "Application du maximum de vraisemblance à la comparaison de deux méthodes de dosage biologique : cas des variances inconnues." Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA11P171.
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Pradel, Roger. "Estimation et comparaison de probabilités de survie par suivi individuel et utilisation en biologie des populations." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20152.
Анотація:
Les donnees de capture-marquage-recapture sont devenues le moyen privilegie pour l'etude des survies dans les populations naturelles mobiles. Une methode d'analyse est presentee qui est le pendant de l'analyse multivariee classique en termes de facteurs qualitatifs et quantitatifs, d'interactions et de choix de modeles. Les possibilites ainsi ouvertes servent a aborder dans des cas concrets des problemes varies de la biologie des populations ou les survies (ou les probabilites de disparition) jouent un role important
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Firippi, Eleni. "Analyse mathématique, couplage et contrôle pour modèles d'oscillateurs biologiques synthétiques." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://theses.univ-cotedazur.fr/2020COAZ4105.
Анотація:
Les oscillateurs biologiques jouent un rôle majeur dans le développement et la régulation de la plupart des organismes vivants. La biologie synthétique est un domaine multidisciplinaire qui vise à construire de nouveaux circuits à partir d'éléments biomoléculaires, pour recréer et mieux comprendre la dynamique de ces systèmes biologiques complexes. Dans ce contexte, les modèles mathématiques sont indispensables pour étudier et prédire le comportement des nouveaux circuits génétiques, ainsi que pour fournir des prévisions sur la performance efficace et robuste de l’implémentation. Dans un premier temps, nous étudions analytiquement un oscillateur synthétique à deux gènes, par des techniques d'analyse de bifurcation et en utilisant les modèles affines par morceaux (PWA). Nous proposons une variante du modèle qui augmente la région de paramètres admettant des oscillations périodiques. Dans un second temps, par analogie avec les rythmes circadiens, nous étudions un réseau de N oscillateurs synthétiques à deux gènes et comparons la dynamique et les propriétés de synchronisation du réseau pour trois topologies de couplage différentes. Par la suite, pour décrire l'interconnexion du cycle cellulaire et de l'horloge circadienne, nous analysons le couplage de l'oscillateur à deux gènes avec deux autres oscillateurs synthétiques : le répressilateur et un modèle réduit du cycle cellulaire. Par une analyse du type « contrôleur-suiveur » nous avons caractérisé la capacité de chaque système à contrôler la période du système couplé. Sur la base de cette analyse, nous suggérons des techniques et des schémas d'interconnexion pour affiner et contrôler la période d'un système de deux oscillateurs couplésBiological oscillators are present in most living organisms and play major roles in their development and regulation. Synthetic biology is a rising multidisciplinary field that aims to create new circuits from biomolecular elements, with the goal to better understand the dynamics underlying complex biological systems. Mathematical models play a crucial role in the study and improvement of synthetic gene circuit design, to ensure the desired functionality of the new genetic circuits, as well as to provide predictions on the efficient and robust performance of the implementation. To contribute to the design and analysis of synthetic oscillators, in a first step, we analytically study a two-gene synthetic oscillator, applying both bifurcation analysis and the piecewise affine (PWA) framework, and propose a variant of the model to enhance its oscillatory capacity. In a second step, inspired by circadian rhythms, we study a network of N two-gene synthetic PWA oscillators, and compare the effect of three different coupling topologies on the dynamics and synchronization properties of the network. In a third step, motivated by the interconnection of the cell cycle and circadian clock, we analyze the coupling of the two-gene oscillator with two other synthetic oscillators: the repressilator and a reduced cell cycle model. Two main bidirectional coupling schemes are considered and we perform a "controller-follower" analysis to characterize the capacity of each system to determine or control the period of the coupled system. Based on this analysis, we can identify the coupling schemes admitting a wider range of dynamical responses, as well as suggest strategies for period-control of two coupled oscillators and tunability of a system through the coupling with another system
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Motsch, Sébastien. "Modélisation mathématique des déplacements d'animaux et dérivation de modèles macroscopiques." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/841/.
Анотація:
La modélisation des déplacements d'animaux peut se faire à deux échelles différentes. On peut soit décrire les trajectoires de chaque individu séparément en utilisant des modèles dit individu centré (échelle "microscopique"), ou bien on peut décrire la dynamique collective du groupe d'individus au moyen de quantités "macroscopiques" (densité, flux. . . ). Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à relier ces deux échelles de description, à savoir dériver des modèles macroscopiques à partir de modèles microscopiques. Cette approche permet de relier dynamique individuelle et dynamique collective. Nous nous sommes tout d'abord intéressé à un nouveau modèle de déplacement de poisson appelé "Persistent Turning Walker" (PTW) introduit à partir de données expérimentales. Nous avons donnés deux méthodes pour dériver une équation de diffusion à partir de ce modèle, une méthode utilisant des outils d'analyse fonctionnelle et une deuxième méthode utilisant des outils probabilistes. L'originalité du modèle PTW réside principalement dans l'utilisation de la courbure pour décrire le déplacement individuel, cette nouveauté permet d'étendre d'autres types de modèles ainsi que l'analyse statistique de trajectoires expérimentales. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le modèle dit de Vicsek qui est un modèle individu centré très répandu dans la modélisation de déplacements d'animaux. Nous avons pour la première fois dérivé un modèle macroscopique à partir de ce modèle (un système hyperbolique non-conservatif avec une contrainte géométrique). Les simulations numériques du modèle macroscopique obtenu nous ont ensuite montré la pertinence du modèle macroscopique pour décrire la dynamique microscopique du modèle Vicsek à grandes échelles. Mots clés : Mathématiques et Biologie, Modèle Individu Centré, Équations Différentielles Stochastiques, Équations Cinétiques, Analyse Asymptotique, Approximation Diffusion, Systèmes HyperboliquesThe modeling of animals displacements can occur at two different scales. One may either describes the trajectories of each individual using the so-called individual based models (at a "microscopic" scale), or we can describe the dynamics of the all group with "macroscopic" quantities (density, flux. . . ). In this thesis, we want to connect these two descriptions, the microscopic and the macroscopic scale. Therefore, we can link individual and global dynamics. In a first part, we have introduced a new model for fish displacement called "Persistent Turning Walker" (PTW) based on experimental data. We have given two methods to derive a diffusion equation from this model, a method using tools from functional analysis and a second method using probabilistic tools. The originality of the PTW model mainly relies in the use of curvature to describe individual displacement, this novelty has been used to extend other types of models and to analyse experimental trajectories. In a second part, we have studied the so-called Vicsek model which is an individual based model widespread used in the modeling of animals displacements. We have derived for the first time a macroscopic model from this model (a non-conservative hyperbolic system with a geometric constraint). The numerical simulations of the macroscopic model obtained have shown the relevance of the macroscopic model to describe the microscopic dynamics of the Vicsek model at large scales. Key words : Mathematical biology, Individual based model, Stochastic diffential equation, Kinetic equation, Asymptotic analysis, Diffusion approximation, Hyperbolic systems
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Martin, Hugo. "Étude de données et analyse de modèles intégro-différentiels en biologie cellulaire." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS668.
Анотація:
Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’étude de dynamiques cellulaires, tant au niveau de l'analyse mathématique d'un modèle établi que de la modélisation et l'analyse de données. Les deux premiers chapitres s'intéressent à des équations de type croissance-fragmentation avec vitesse de croissance linéaire. Nous nous intéressons en premier lieu au récent modèle dit incrémental, décrivant une population bactérienne. Nous prouvons l'existence et l'unicité de la solution du problème aux valeurs propres dans un espace de Lebesgue à poids. Ensuite, nous étudions le comportement asymptotique de solutions mesures de l'équation de croissance-fragmentation dans le cas mitose égale. Une solution est alors exprimée sous la forme d'un semigroupe agissant sur une condition initiale. Nous étendons à ce cadre un phénomène connu de dynamique oscillante en temps long, qui se traduit ici par une convergence faible de la solution vers une famille périodique de mesures. Le troisième chapitre porte sur les dynamiques conjointes entre cellules mésenchymateuses, préadipocytes et adipocytes. Nous proposons un modèle non linéaire dans lequel la vitesse de croissant dépend de la taille moyenne de ces dernières et l'analysons par des approches à la fois analytiques et numériques. Dans le dernier chapitre, nous effectuons une analyse statistique de données expérimentales de lignées individuelles de levures. Nous mettons notamment en évidence l'existence de phénomènes distincts entre les arrêts précoces et la sénescence réplicative. Nous proposons enfin un raffinement d'un modèle existant, maintenant apte à décrire la génération d'entrée en sénescence pour l'ensemble des lignéesIn this dissertation, we are interested in the study of some dynamics in molecular biology, making us of mathematical analysis of established models, modelling and data analysis. The first two chapters focus on growth-fragmentation equations with linear growth rate. We are first interested in the recent so-called incremental model, describing a bacterial population. We prove the existence and uniqueness of the solution of the eigenproblem in a weighted Lebesgue space. Then we study the asymptotic behaviour of measures solutions of the growth-fragmentation equation in the equal mitosis case. A solution is then expressed as a semigroup acting on an initial condition. We extend to this framework a known phenomenon of long time oscillating dynamics, which results here in a weak convergence of the solution towards a periodic family of measures. The third chapter deals with the joint dynamics between mesenchymal, pre-adipocyte and adipocyte cells. We propose a non-linear model in which the growth rate depends on the average size of the latter and analyze it using both analytical and numerical approaches. In the last chapter, we carry out a statistical analysis of experimental data from individual yeast lines. In particular, we highlight the existence of distinct phenomena between early arrests and replicative senescence. Finally, we propose a refinement of an existing model, now able to describe the generation of onset of senescence for all the lineages
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Guziolowski, Carito. "Étude des réseaux biologiques à grande échelle par modélisation statique et résolution des contraintes." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S006.
Анотація:
To this date many approaches exist that model a genetic regulatory network in order to elucidate the dynamics of the system. These methods focus, however, mainly on small-scale regulatory models. In this thesis we use a formal approach over qualitative large-scale regulatory networks, that models the equilibrium shift of the cell molecules between two steady states. We test the coherency between the network topology and gene expression data, by using a general interaction logical causal rule. The outputs of our approach are to measure the consistency of our data, diagnose inconsistent regions of the network with respect to the experimental data, and infer the qualitative variation of new network molecules. Our method reasons over the whole network of interactions using eefficient algorithms based either on decision diagrams, dependency graphs, or answer set programming. We proposed programs and bioinformatic tools that, based on these efficient implementations, automatize this reasoning. We validated this approach using the transcriptional networks of E. Coli and S. Cerevisiae, and the signaling network of the EWS-FLI1 human oncogene. Our main results were: (1) high prediction accuracy of the shifts of the network molecules, (2) effective manual and automatic corrections of the model and/or data, (3) automatic inference of the role of transcription factors, and (4) automatic reasoning over the causes that influence important phenotypes on a signaling network. All in all, we provided a methodology that can be applied to complete regulatory networks built at different molecular levels, by exploiting the constantly increasing high-throughput outputsIl existe plusieurs approches qui modélisent des réseaux de régulation génétiques afin d'élucider la dynamique d'un système biologique. Cependant, ces approches concernent des modèles à petite-échelle. Dans cette thèse nous utilisons un approche formelle sur les réseaux de régulation à grande-échelle qui modélise les variations des concentrations des molécules d'une cellule entre deux états stationnaires. On teste la cohérence entre la topologie du réseau et des données d'expression génétique en utilisant une règle causale de consistance. Les résultats de cette approche sont : test de la consistance entre les données et un réseau, diagnostic des régions du réseau inconsistantes avec les données expérimentales, et inférence des variations des éléments du réseau. Notre méthode raisonne sur la topologie globale du réseau en utilisant des algorithmes efficaces basés sur des diagrammes de décision, des graphes de dépendance, ou la programmation par ensemble réponse. Nous avons proposé des programmes et des outils bioinformatiques basés sur ces algorithmes qui automatisent ces raisonnements. On a validé cette approche en utilisant des réseaux transcriptionnels des espèces E. Coli et S. Cerevisiae, et le réseau de signalisation de l'oncogène EWS-FLI1. Nos résultats principaux sont: (1) un pourcentage élevé de validation des prédictions sur la variation des molécules du réseau, (2) des corrections manuelles et automatiques efficaces du modèle et/ou données, (3) l'inférence automatique des rôles des facteurs de transcription, et (4) raisonnement automatique sur les causes qui influencent des phénotypes importants dans des réseaux de signalisation
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Niknahad, Ghar Makher Hamid. "Minéralisation du soufre associée à la décomposition des matières organiques dans les sols et relations avec les dynamiques du carbone et de l'azote." Paris, AgroParisTech, 2008. http://www.theses.fr/2008AGPT0051.
Анотація:
Dans différents pays de l’Europe de l’Ouest, des carences en soufre sont de plus en plus couramment observées sur les grandes cultures. Actuellement, les références précises sur le soufre font défaut pour développer des outils de gestion du soufre dans les sols cultivés. Récemment, afin de mieux quantifier et de modéliser la dynamique de S, le rôle de la biomasse du sol et la relation avec la dynamique du Carbone, les recherches se sont développées. En première partie de ce travail une étude de laboratoire a été effectuée sur 22 sols différant par leur texture , leur teneur en matière organique et leur histoire culturale pour déterminer le taux de minéralisation du soufre, du carbone et de l'azote et établir la relation entre minéralisation de S et certaines propriétés du sol. Les résultats suggèrent que la minéralisation du soufre est principalement conduite par l'activité microbienne hétérotrophe. Une équation de prédiction est proposée à partir du C organique, du pH du sol, du taux d'argile et du sulfate initial. L’objectif de la deuxième partie de ce travail était de quantifier l'impact de la disponibilité du soufre minéral de sol sur la décomposition des résidus de récolte et l'organisation du soufre. Ceci a été étudié d'une part en faisant varier la quantité initiale de S-SO42- dans le sol en présence de paille de colza et d'autre part avec des quantités croissantes de paille de blé apportées dans le sol afin de faire varier la demande en S de la microflore. Les résultats n'ont pas permis de mettre en évidence une limitation de la décomposition par la disponibilité de S, suggérant des besoins en S très limités de la microflore du sol pour assurer la décomposition de résidus végétaux. Enfin les effets de la nature des résidus végétaux et de leur contenu en soufre sur la dynamique de S ont été étudiés en troisième partie de ce travail. Ces résidus sont représentatifs des systèmes de grande culture (blé, colza, moutarde), mais aussi de prairies (fétuque) et forêts (feuilles de hêtre). Une relation entre C/S des résidus et minéralisation nette de S a été obtenue. Il a été mis en évidence l'importance du contenu en sulfate soluble de certains résidus de plante sur la libération nette de sulfate dans les sols. Les perspectives ouvertes par ce travail ont été abordées sous l'angle de la modélisation. D'une part a été évaluée la possibilité d'adapter un module de décomposition (du modèle sol-plante STICS) pour prédire la minéralisation de S des résidus végétaux au cours de leur décomposition dans des conditions optimales. D'autre part les résultats ont été utilisés pour élaborer des termes de minéralisation d'un bilan du soufre minéral, appliqué à la gestion de la fertilisation soufrée.
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Lê, Cao Kim-Anh. "Outils statistiques pour la sélection de variables et l'intégration de données "omiques"." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000225/.
Анотація:
Les récentes avancées bio technologiques permettent maintenant de mesurer une énorme quantité de données biologiques de différentes sources (données génomiques, protéomiques, métabolomiques, phénotypiques), souvent caractérisées par un petit nombre d'échantillons ou d'observations. L'objectif de ce travail est de développer ou d'adapter des méthodes statistiques adéquates permettant d'analyser ces jeux de données de grande dimension, en proposant aux biologistes des outils efficaces pour sélectionner les variables les plus pertinentes. Dans un premier temps, nous nous intéressons spécifiquement aux données de transcriptome et à la sélection de gènes discriminants dans un cadre de classification supervisée. Puis, dans un autre contexte, nous cherchons à sélectionner des variables de types différents lors de la réconciliation (ou l'intégration) de deux tableaux de données omiques. Dans la première partie de ce travail, nous proposons une approche de type wrapper en agrégeant des méthodes de classification (CART, SVM) pour sélectionner des gènes discriminants une ou plusieurs conditions biologiques. Dans la deuxième partie, nous développons une approche PLS avec pénalisation l1 dite de type sparse car conduisant à un ensemble "creux" de paramètres, permettant de sélectionner des sous-ensembles de variables conjointement mesurées sur les mêmes échantillons biologiques. Un cadre de régression, ou d'analyse canonique est proposé pour répondre spécifiquement à la question biologique. Nous évaluons chacune des approches proposées en les comparant sur de nombreux jeux de données réels à des méthodes similaires proposées dans la littérature. Les critères statistiques usuels que nous appliquons sont souvent limités par le petit nombre d'échantillons. Par conséquent, nous nous efforçons de toujours combiner nos évaluations statistiques avec une interprétation biologique détaillée des résultats. Les approches que nous proposons sont facilement applicables et donnent des résultats très satisfaisants qui répondent aux attentes des biologistesRecent advances in biotechnology allow the monitoring of large quantities of biological data of various types, such as genomics, proteomics, metabolomics, phenotypes. . . , that are often characterized by a small number of samples or observations. The aim of this thesis was to develop, or adapt, appropriate statistical methodologies to analyse highly dimensional data, and to present efficient tools to biologists for selecting the most biologically relevant variables. In the first part, we focus on microarray data in a classification framework, and on the selection of discriminative genes. In the second part, in the context of data integration, we focus on the selection of different types of variables with two-block omics data. Firstly, we propose a wrapper method, which agregates two classifiers (CART or SVM) to select discriminative genes for binary or multiclass biological conditions. Secondly, we develop a PLS variant called sparse PLS that adapts l1 penalization and allows for the selection of a subset of variables, which are measured from the same biological samples. Either a regression or canonical analysis frameworks are proposed to answer biological questions correctly. We assess each of the proposed approaches by comparing them to similar methods known in the literature on numerous real data sets. The statistical criteria that we use are often limited by the small number of samples. We always try, therefore, to combine statistical assessments with a thorough biological interpretation of the results. The approaches that we propose are easy to apply and give relevant results that answer the biologists needs
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Malgras, Jacques. "Applications, à des données de la biologie des populations et de l'écologie, de méthodes d'analyse des séries temporelles." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10240.
Анотація:
En biologie des populations et en ecologie, les donnees sont souvent des sequences d'observations ordonnees dans le temps, donc correlees entre elles. L'analyse de ces series requiert des methodes specifiques relevant de la theorie des processus stochastiques dans les domaines des temps et des frequences. Ces methodes sont introduites, illustrees sur des jeux de donnees reelles, puis leur interet en biologie des populations est mis en evidence.
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Chamoun, Georges. "ÉTUDE MATHÉMATIQUE ET NUMÉRIQUE DE MODÈLES EN CHIMIOTAXIE-FLUIDE ET APPLICATIONS À LA BIOLOGIE." Phd thesis, Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01015918.
Анотація:
Les résultats présentés dans ce mémoire sont dédiés à l'étude théorique et numérique de modèles en chimiotaxie-fluide motivés par un large éventail de phénomènes biologiques comme la chimiotaxie de populations cellulaires dans un fluide. Les deux premiers chapitres de cette thèse portent sur la chimiotaxie dans un fluide au repos. Au début, on généralise un schéma de volumes finis au cas de modèles isotropes de Keller-Segel avec des coefficients diffusifs scalaires généraux sur des maillages admissibles. Ensuite, on propose et on étudie un schéma monotone combinant les méthodes de volumes finis et d'éléments finis non conformes et permettant une discrétisation efficace et robuste de modèles de Keller-Segel avec des tenseurs diffusifs anisotropes hétérogènes sans imposer des conditions restrictives sur le maillage du domaine en espace. Les deux derniers chapitres sont dédiés à l'étude théorique (existence globale, unicité) et l'étude numérique (extension de la méthode combinée) du système chimiotactisme-fluide complet constitué d'équations chimiotaxiques anisotropes couplées aux équations de Navier-Stokes modélisant un fluide incompressible. Ce couplage s'effectue à travers les termes décrivant d'un part le transport des cellules vivantes et du chimio-attractant par le fluide et d'autre part la force gravitationnelle exercée par ces organismes vivants sur le fluide. Les travaux de cette thèse ont donné lieu à l'écriture d'un code de calcul très développé en Fortran 95 afin de valider nos résultats par des simulations numériques.
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Masci, Pierre. "Control and optimization of ecosystems in bioreactors for bioenergy production." Nice, 2010. http://www.theses.fr/2010NICE4064.
Анотація:
Des biocarburants alternatifs, utilisant des microsystèmes microbiens, sont actuellement étudiés dans le but de limiter la consommation non raisonnée de ressources énergétiques et le rejet de gaz à effet de serre, qui modifient le climat. Dans cette thèse, nous avons considéré des bioréacteurs à base de microalgues oléagineuses, et des écosystèmes bactériens anaérobies qui décomposent des déchets et produisent du méthane. Ces travaux avaient pour objectif de mieux comprendre ces procédés et d’en améliorer les performances. Nous avons tout d’abord modélisé et étudié des cultures de microalgues en photobioréacteurs, dans lesquels les pigments algaux induisent une forte atténuation lumineuse. Pour les écosystèmes bactériens, nous avons utilisé un modèle précédemment développé. A l’aide de ces modèles et de leurs analyse mathématique rigoureuse, nous avons proposé des stratégies pour optimiser leur productivité. Ensuite, l’étude de la sélection naturelle entre plusieurs espèces de microorganismes dans ces deux écosystèmes a permis de prédire quelles espèces remportent la compétition. Et finalement nous avons montré comment il est possible, dans chaque écosystème, de contrôler la compétition pour diriger la sélection naturelle de façon à avantager des espèces ayant des caractéristiques permettant une performance accrueSome alternative biofuels, produced by microbial ecosystems, are presently studied with the aim of limiting the unreasoned resource consumption of energetic resources, and greenhouse gases emissions which modify the climate. In this thesis we have considered bioreactors based on oleaginous microalgae, and on anaerobic bacterial ecosystems which degrade wastes and produce methane. The aims of these works were to better understand these processes and to improve their performances. First we have developed and studied models of microalgal cultures in photobioreactors, in which algal pigments cause strong light attenuation. For anaerobic digestion we have used an existing model. By rigorous mathematical analysis of these models, we proposed strategies for optimizing their productivity. Then the study of natural selection between several microbial species, in these two ecosystems, leads to the protection of the species which wins the competition. And finally we showed how it’s possible in each ecosystem to control competition and drive natural selection, in order to advantage species which efficient characteristics, inducing better performances
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Voelker, François. "Étude des réversions d'auxotrophie chez une souche de Corynebacterium glutamicum productrice de L-lysine : effets de l'environnement sur les cinétiques de production de révertants et de L-lysine et essai de modélisation." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD868.
Анотація:
La production de lysine chez les bactéries du genre Corynebacterium peut être réalisée par une dérégulation de la voie de synthèse de cette acide aminé, obtenue soit par des mutations de régulation, soit par des mutations d'auxotrophie. Ainsi, la souche Corynebacterium glutamicum MG productrice de lysine, utilisée dans ce travail, porte deux mutations d'auxotrophie, pour l'homosérine et pour la leucine. L'étude des caractéristiques de la réversion montre que la souche est sujette à la réversion pour les deux mutations d'auxotrophie et que les profils d'accumulation des révertants sur milieux sélectifs sont spécifiques. Ces reversions se caractérisent par leur caractère adaptatif et par l'hétérogénéité des révertants obtenus. Une étude en culture en batch montre qu'en condition de production de lysine, obtenue par une restriction de croissance, les révertants non-producteurs sont favorisés et peuvent se développer pour finalement s'imposer comme population majoritaire dans le fermenteur. Ce développement s'effectue par croissance, après apparition des révertants par mutation. Deux types de dégénérescences de la production de lysine sont observés : une dégénérescence physiologique liée à la baisse de l'activité métabolique des auxotrophes et une dégénérescence génétique liée au développement des populations révertantes. Une étude en culture en continu limitée en thréonine s'appuyant sur l'utilisation d'un modèle mathématique montre que la production de lysine ne peut être maintenue de manière prolongée dans ce système. La perte de la capacité de production de lysine est liée à un passage d'une limitation de croissance en thréonine à une limitation de croissance en leucine du fait de la consommation de leucine par les révertants. Il est donc important dans une optique d'optimisation de la production de maintenir les populations révertantes à un niveau faible dans le fermenteur, ce qui pourra être obtenu par le contrôle des conditions de culture et notamment le rapport thréonine/leucine et le taux de dilution.
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Dérédec, Anne. "De la menace à l’outil : modélisation de l’impact du parasitisme en biologie de la conservation." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112351.
Анотація:
L’érosion actuelle de la biodiversité rend indispensable la compréhension des mécanismes participant au déclin des populations. Les parasites affectant fortement la dynamique de leurs hôtes, leur impact doit être modélisé avec justesse. Impliqué dans de nombreuses extinctions l’effet Allee partage avec le parasitisme des caractéristiques rendant leur effet combiné difficilement prévisible. Afin d’analyser l’impact de l’effet Allee sur une population hôte confrontée à une infection, nous construisons un modèle d’équations différentielles de type SI. L’étude analytique montre que l'effet Allee d’une population hôte peut la protéger de l’invasion de microparasites, mais que si l’infection réussit à se propager, il aggrave les conséquences des parasites sur leurs hôtes. Pour protéger les écosystèmes des espèces nuisibles, une nouvelle méthode est en cours de développement : l’immunocontraception virale. Elle repose sur l’utilisation de virus génétiquement modifiés pour provoquer chez l’hôte une réaction immunitaire le stérilisant. Jusqu’à présent étudiée à partir de modèles asexués, cette méthode ne stérilise pourtant qu’un sexe. Pour estimer la nécessité de prendre en compte cette caractéristique, nous construisons un modèle stochastique individu-centré montrant qu’en général les modèles asexués ne prédisent pas correctement l’impact de cette méthode et soulignant la nécessité de considérer le système d’appariement des espèces ciblées. Ce travail, abordant le parasitisme comme menace et comme outil en biologie de la conservation, suscite une réflexion sur la modélisation et met en lumière l’importance d’une connaissance approfondie des situations biologiques considéréesThe current erosion of biodiversity makes crucial the understanding of the mechanisms involved in population decline. As parasites strongly affect the dynamics of their hosts, their impact needs to be accurately modeled. The Allee effect is implicated in numerous extinction events. It shares common characteristics with parasitism that make their combined effect difficult to predict. To analyse the impact of the Allee effect on a host population facing an infection, we built a simple model of ordinary differential equations of type SI. This model highlights that the Allee effect of a host population can protect it from invasion of microparasits. However, if infection succeeds in spreading, the Allee effect increases the detrimental consequences of parasites on theirhosts. In order to protect ecosystems from pest species, a new method is currently under development : virus-vectored immunocontraception. It consists in genetically modifying viruses so that they would sterilize the target species. This method has been theoretically studied only through asexual models, yet it sterilizes only one sex. In order to estimate the error made by neglecting this characteristic when assessing the control success, we built a stochastic individual based model and ran simulations. We show that asexual models generally fail to predict the impact of this method on pest dynamics and highlight the necessity to take account of the mating system of the target species. Considering parasitism in turn as a tool in conservation biology, this work gives rise to some reflection on modelling and highlights the importance of an in-depth knowledge of the biological situations considered
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Cregut, David. "Application de la modélisation moléculaire à l'étude stsructurale de la tropomyosine et des annexines : une approche complémentaire de l'expérience." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20026.
Анотація:
Les methodes recentes de modelisation moleculaire ont ete appliquees a deux problematiques de biologie structurale des proteines concernant la tropomyosine et les annexines. Des modeles moleculaires de la super-helice de tropomyosine ont ete construits a partir de donnees partielles de cristallographie. L'analyse de ces modeles a permis de preciser l'influence et la specificite des interactions hydrophobes et electrostatiques sur l'association entre les deux chaines en helice alpha de la molecule. Des modeles moleculaires d'annexine i ont ete construits par homologie, a partir de la structure cristallographique de l'annexine v, et ont permis d'interpreter partiellement l'influence de certaines mutations sur l'affinite pour le calcium de l'annexine i. D'autre part, on montre que l'introduction d'un terme de solvatation implicite dans les champs de force de mecanique moleculaire permet d'ameliorer significativement la qualite des modeles. Des simulations de dynamique moleculaire ont ete realisees sur les annexines i et v en presence et en l'absence d'ions calcium. Les fluctuations de la structure au cours des simulations sont globalement en accord avec les observations experimentales. L'analyse des mouvements internes des helices alpha de l'annexine a permis de proposer un modele de l'influence du calcium sur la dynamique de cette proteine. L'ensemble de cette etude montre l'interet des simulations par ordinateur qui fournissent des informations complementaires des mesures experimentales, et permettent de proposer des interpretations moleculaires des resultats biochimiques
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Zulkower, Valentin. "Etude de la dynamique des mécanismes de la répression catabolique : des modèles mathématiques aux données expérimentales." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAM080/document.
Анотація:
La répression catabolique désigne un mode de régulation très répandu chez les bactéries, par lequel les enzymes nécessaires à l'import et la digestion de certaines sources carbonées sont réprimées en présence d'une source carbonée avantageuse, par exemple le glucose dans le cas de la bactérie E. coli. Nous proposons une approche mathématique et expérimentale pour séparer et évaluer l'importance des différents mécanismes de la répression catabolique. En particulier, nous montrons que l'AMP cyclique et l'état physiologique de la cellule jouent tous deux un rôle important dans la régulation de gènes sujets à la ré- pression catabolique. Nous présentons également des travaux méthodologiques réalisés dans le cadre de cette étude et contribuant à l'étude des réseaux de régulation génique en général. En particulier, nous étudions l'applicabilité de l'approximation quasi-stationnaire utilisée pour la réduction de modèles, et présentons des méthodes pour l'estimation robuste de taux de croissance, activité de promoteur, et concentration de protéines à partir de données bruitées provenant d'expériences avec gènes rapporteurCarbon Catabolite Repression (CCR) is a wide-spread mode of regulation in bacteria by which the enzymes necessary for the uptake and utilization of some carbon sources are repressed in presence of a preferred carbon source, e.g., glucose in the case of Escherichia coli . We propose a joint mathematical and experimental approach to separate and evaluate the importance of the different components of CCR. In particular, we show that both cyclic AMP and the global physiology of the cell play a major role in the regulation of the cAMP-dependent genes affected by CCR. We also present methodological improvements for the study of gene regulatory networks in general. In partic- ular, we examine the applicability of the Quasi-Steady-State-Approximation to reduce mathematical gene expression models, and provide robust meth- ods for the robust estimation of growth rate, promoter activity, and protein concentration from noisy kinetic reporter experiments
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Lardeux, Frédéric. "Biologie, écologie et dynamique de population de l'éperlan (Osmerus eperlanus, L. ) (poisson, clupéiforme, L. ) dans l'estuaire de la Loire (France)." Brest, 1986. http://www.theses.fr/1986BRES2031.
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Taing, Cécile. "Dynamique de concentration dans des équations aux dérivées partielles non locales issues de la biologie." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS077.
Анотація:
Cette thèse porte sur l'étude des dynamiques de masses de Dirac dans des équations aux dérivées partielles et intégro-différentielles issues de la biologie évolutive. Nous nous intéressons à des modèles de populations structurées en trait phénotypique en tenant compte des phénomènes d'adaptation et de mutations, afin de montrer la sélection d'individus les plus adaptés dans un environnement donné. La description de ces problèmes biologiques conduit à l'étude d'équations non linéaires et non locales, avec la présence d'un petit paramètre qui induit deux échelles de temps. Les solutions asymptotiques de ces équations sont des distributions de populations dans l'espace des traits et se concentrent en masses de Dirac en les traits dominants. Dans une première partie, nous nous intéressons à la dynamique des masses de Dirac dans un modèle de chémostat en utilisant une formulation Hamilton-Jacobi. Le modèle de chémostat est constitué d'un système d'équations décrivant la dynamique consommateurs-nutriment dans un système fermé. Dans une deuxième partie, nous étudions un modèle de compétition structuré en âge et en trait. Grâce à une factorisation adaptée, nous obtenons la limite asymptotique de la solution comme le produit d'un profil en âge et d'un profil en trait. Lorsque les mutations sont introduites, une équation d'Hamilton-Jacobi apparaît et nous démontrons un résultat d’unicité associé dans le cadre des solutions de viscosité. La dernière partie s'intéresse aux populations sexuées. Nous étudions une famille de modèles de populations sexuées présentant une asymétrie dans l'hérédité ou la fécondité : chaque individu hérite principalement des traits de la mèreThis thesis focuses on the dynamics of Dirac mass concentrations in non-local partial differential and integro-differential equations motivated by evolutionary biology. We consider population models structured in phenotypical traits and, taking into account adaptation and mutation phenomena, we aim to describe the selection of the fittest traits in a given environment. The mathematical modeling of these biological problems leads to nonlinear and nonlocal equations, with a small parameter that induces two time-scales. The asymptotic solutions to these equations are population distributions on the traits space and concentrate in Dirac masses located on the dominant traits. In the first part, we study the Dirac mass dynamics in a chemostat model, using a Hamilton-Jacobi formulation. The chemostat model is a system of equations describing the dynamics of consumers and nutrients in a bioreactor. In a second part, we investigate a competition model structured in age and phenotypical traits. By means of an appropriate factorization, we obtain the asymptotic limit of the solution as a decomposition into two profiles, one in age, the other in traits. When mutations are introduced, a Hamilton-Jacobi equation arises and we prove a uniqueness result of the solution to this equation in the framework of viscosity solutions. The last part is devoted to sexual population models. These models under investigation include asymmetric trait heredity or asymmetric trait-dependent fecundity between the parents: each individual inherits mostly its traits from the female
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Canu, Stéphane. "La continuation appliquée aux modèles biologiques." Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPI237.