Etude de l'évolution du métabolisme bactérien par modélisation et simulation

Study of the evolution of bacterial metabolism through modeling and simulation

• Auteur / Autrice : Quentin Fernandez de grado
• Direction : Antoine Frénoy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MBS - Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Translational Innovation in Medicine and Complexity

Mots clés

Mots clés libres

Evolution microbienne

Biologie des populations

Modélisation

Interactions

Métabolisme

Microbial evolution

Population biology

Modeling

Interactions

Metabolism

Résumé

Cette thèse se concentrera sur l'évolution des voies métaboliques bactériennes en combinant des méthodes de modélisation et de simulation. Nous nous pencherons sur des questions liées à : (a) les pressions de sélection agissant sur l'évolution et l'organisation du génome induites par les contraintes biochimiques liées au métabolisme (robustesse et stabilité de l'expression malgré les fluctuations stochastiques), et (b) la dynamique des populations résultant des interactions entre individus (échange de métabolites) et les phénomènes éco-évolutifs qui en résultent (diversification et spécialisation). Cela sera abordé en combinant trois types d'approches de modélisation et de simulation : - Modélisation du métabolisme bactérien avec l'analyse des flux et des méthodes connexes. - Modélisation écologique et simulation des interactions entre individus (transformant le modèle précédent en modélisation multi-échelle). - Modélisation et simulation de l'organisation du génome, en utilisant des modèles de vie artificielle.

This thesis will focus on the evolution of bacterial metabolic pathways, combining modeling and simulation methods. We will focus on questions related to : (a) the selection pressures acting on genome evolution and organization induced by biochemicals constraints related to metabolism (robustness and stability of expression despite stochastic fluctuations), and (b) the population dynamics resulting from between-individuals interactions (exchange of metabolites) and the resulting eco-evolutionary phenomena (diversification and specialization). This will be tackled by combining three types of modeling and simulation approaches : 1. Modeling bacterial metabolism with Flux Balance Analysis and related methods 2. Ecological modeling and simulation of between-individuals interactions (transforming the previous model into multi-scale modeling) 3. Modeling and simulation of the genome organization, using artificial life models.