Dynamique collective de marcheurs aléatoires non Markoviens en interaction

Collective dynamics of interacting non-Markovian random walkers

• Auteur / Autrice : Paul Pineau
• Direction : Raphaël Voituriez
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 31/08/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Jean Perrin

Mots clés

Mots clés libres

Physique Statistique

Marche aléatoire

Migration cellulaire

Non-Markovien

Statistical Physics

Random walk

Cell Migration

Non-Markovian

Résumé

Quantifier et optimiser l'efficacité d'exploration de l'espace par un ou plusieurs marcheurs aléatoires est une question qui apparait très naturellement dans des situations variées en physique et en biologie, comme par exemple la migration de cellules vivantes. L'objet de cette thèse est d'étudier une large classe de marches aléatoires non markoviennes (avec mémoire), dites auto interagissantes, qui sont directement inspirées d'observations expérimentales sur des cellules vivantes. Les objectifs principaux seront de déterminer différentes observables permettant de quantifier l'efficacité́ de l'exploration par une assemblée de tels marcheurs en interaction, d'en analyser les conditions d'optimisation, et ainsi d'évaluer l'importance des effets de mémoire dans l'efficacité́ exploratoire. Cette étude théorique impliquera des développements analytiques et numériques, et s'appuiera sur des collaborations existantes avec des groupes expérimentaux qui permettront d'évaluer la pertinence des modèles proposés dans le contexte de la migration cellulaire.

Quantifying and optimizing the efficiency of space exploration by one or more random walkers is a question that arises very naturally in a variety of situations in physics and biology, such as the migration of living cells. The aim of this PhD project is to study a large class of non-Markovian random walkers (with memory), known as self-interacting random walkers, which are directly inspired by experimental observations on living cells. The main objectives will be to determine various observables for quantifying the efficiencý of exploration by an assembly of such interacting walkers, to analyze their optimization conditions, and thus to assess the importance of memory effects in exploratory efficiencý. This theoretical study will involve analytical and numerical developments, and will draw on existing collaborations with experimental groups that will enable us to assess the relevance of the proposed models in the context of cell migration.