Understanding Cell Dynamics in Cancer from Control and Mathematical Biology Standpoints: Particular Insights into the Modeling and Analysis Aspects in Hematopoietic Systems and Leukemia

par Walid Djema

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Catherine Bonnet et de Frédéric Mazenc.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication , en partenariat avec L2S - Laboratoire des signaux et systèmes (laboratoire) , Systèmes (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2014 .


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous modélisons et nous analysons le phénomène de l'hématopoïèse, qui est le processus de fabrication de cellules sanguines, afin d'expliquer pourquoi certains problèmes surviennent, en l'occurrence, la leucémie aiguë myéloblastique. Dans cette dernière, nous observons simultanément un blocage de la différenciation et une sur-prolifération de globules blancs immatures. Mathématiquement, les modèles résultant de ces phénomènes sont le plus souvent des systèmes à retard dont il faut analyser la stabilité et sortir par des conditions de stabilité théoriques en fonction des différents paramètres biologiques. Notre but est de proposer des schémas thérapeutiques qui aident à la compréhension et la guérison de la leucémie aiguë myéloblastique.

  • Titre traduit

    Understanding Cell Dynamics in Cancer from Control and Mathematical Biology Standpoints: Particular Insights into the Modeling and Analysis Aspects in Hematopoietic Systems and Leukemia


  • Résumé

    We model and analyze the phenomenon of hematopoiesis (blood cell dynamics) in order to explain why some pathological disorders may occur. In particular, our study aims to improve the delivery of drugs for patients suffering from some blood diseases (e.g. overproliferating disorders). Mainly, our objective is to investigate the stability properties of some meaningful steady states of the mathematical models of hematopoiesis. More precisely, we want to provide realistic theoretical stability conditions (i.e. that can be satisfied under the effect of some drugs and molecules) to bring the studied systems to the corresponding desired (healthy) states. Various mathematical models of healthy and unhealthy (cancerous and mutated) cells are studied in this thesis. All of them share in common the fact that they belong to the family of nonlinear systems with delays (i.e. nonlinear ODE with delay, possibly coupled with a difference equation). With the aim of giving an estimation of the basin of attraction of the steady states and having in mind the analysis of similar models with time-varying parameters, we have chosen a state-space framework for our study.