Modélisation multi-echelle du branchement dans les réseaux mycéliens

Multi-scale modeling of branching in mycelial networks

• Auteur / Autrice : Sebastian Baudelet
• Direction : Thierry Goudon, Remi Catellier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Doctorat mathematiques
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LJAD - Laboratoire Jean-Alexandre Dieudonné

Mots clés

Mots clés libres

Mathématiques biologiques

Modélisation multi-échelles

Limites hydrodynamiques

Systèmes de particules

Propagation du chaos

Mathematical biology

Multi-scale modeling

Hydrodynamic limits

Particle systems

Propagation of chaos

Résumé

Les champignons filamenteux se développent sous forme d'un réseau de cellules allongées appelées hyphes, qui forment collectivement une structure appelée mycélium. L'objectif de ce projet est de créer, développer, simuler et analyser des modèles multi-échelles de la croissance mycélienne. Cela sera réalisé grâce à une approche intégrée combinant les échelles moléculaire, microscopique et macroscopique, chacune nécessitant des techniques de modélisation spécifiques telles que les processus stochastiques discrets et continus. Une attention particulière sera portée à l'analyse mathématique de ces modèles, notamment leur dépendance vis-à-vis des facteurs biologiques clés afin de construire une base solide pour les travaux futurs. Une application majeure des résultats de cette thèse sera le développement de protocoles permettant de contrôler la forme et la structure du réseau mycélien. Comprendre la croissance du mycélium est essentiel pour exploiter les champignons filamenteux dans diverses applications, notamment la production de biocarburants et la dégradation des déchets environnementaux.

Filamentous fungi grow as a network of elongated cells known as hyphae, which collectively form a structure called the mycelium. The objective of this project is to create, develop, simulate, and analyze multiscale models of mycelial growth. This will be achieved through an integrated approach that combines molecular, microscopic, and macroscopic scales, each requiring specific modeling techniques such as discrete and continuous stochastic processes. A central focus will be on the mathematical analysis of these models, particularly their dependence on key biological factors in order to build a strong basis for future related work. A major future application of this PhD research is the development of protocols to control the shape and structure of the mycelial network. Understanding mycelial growth is crucial for utilizing filamentous fungi in various applications, including biofuel production and environmental waste degradation.