Modélisation mathématique intégrée du transport ionique cellulaire

Integrated Mathematical Modelling of Cellular Ionic Transport

• Auteur / Autrice : Jeanne Le clézio
• Direction : Laurent Counillon, Médéric Argentina
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Interactions Moléculaires et Cellulaires
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LABORATOIRE DE PHYSIOMÉDECINE MOLÉCULAIRE
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Transport et Métabolisme

Mots clés

Mots clés libres

Transport ionique

Equations et paramètres expérimentaux

EDO couplées

Modèle traçable

Cellules et tissus

Ion Transport

Experimental equations and parameters

Coupled ODEs

Tractable model

Cells and tissues

Résumé

L'objectif est de produire le premier modèle mathématique de la régulation ionique cellulaire et tissulaire, totalement cohérent du point de vue de la chimie, de la physique et de la biologie. Notre approche consiste à utiliser uniquement des équations cinétiques et mécanistiques décrivant le fonctionnement de transporteurs, canaux, pompes, enzymes, dont les expressions et paramètres ont été déterminés expérimentalement, et de les coupler au fonctionnement physique et chimique de base de la cellule (potentiel de membrane, équilibres acidobasiques etc…). Ce type de modèle qui respecte strictement la conservation de la masse et de la charge a été validé sur un système cellulaire minimal. L'objectif est ici de l'étendre en intégrant la diffusion, la forme et les compartiments intracellulaires et de modéliser ensuite des tissus par combinaison des modèles cellulaires. La thèse comportera des développements théoriques avec de possibles approches de machine learning et des validations expérimentales.

The aim is to create the first mathematical model of cellular and tissue ionic regulation that is fully consistent from a chemical, physical and biological perspective. Our approach is to use only kinetic and mechanistic equations describing the functioning of transporters, channels, pumps and enzymes, whose expressions and parameters have been experimentally determined, and to couple them to the basic physical and chemical functions of the cell (membrane potential, acid-base equilibria, etc.). This type of model, which strictly observes the conservation of mass and charge, has been validated on a minimal cellular system. The aim here is to extend it by incorporating diffusion, cell shape and intracellular compartments, and then to model tissues by combining cellular models. The thesis will include theoretical developments with possible machine learning approaches and experimental validations.