Modélisation du dialogue hôte-microbiote au voisinage de l'épithélium de l'intestin distal

par Léo Darrigade

Projet de thèse en Mathématiques aux interfaces

Sous la direction de Béatrice Laroche.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale de mathématiques Hadamard (Orsay, Essonne) , en partenariat avec MaIAGE - Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    Chez l'homme et l'animal, la physiologie et la santé digestives sont régies par un réseau d'interactions et d'interdépendances complexes et dynamiques entre les cellules épithéliales et les microorganismes du tractus digestif. Des mécanismes microbiens influent sur la morphologie et l'activité de l'épithélium, et la production de mucus, et réciproquement, l'hôte bénéficie de l'activité métabolique des bactéries commensales et leur offre une niche écologique favorable au voisinage de la paroi, tout en contrôlant leur proximité avec les cellules épithéliales. La compréhension des interactions hôte-microbiote, liées tout à la fois à la composition, la diversité, l'activité métabolique du microbiote et à la physiologie de l'hôte, est un enjeu important en santé humaine et animale car leur altération est liée à de nombreuses pathologies. Le sujet de thèse consiste à mieux comprendre les processus de dialogue, d'équilibre ou de déséquilibre entre les cellules intestinales et le microbiote intestinal grâce à une approche de modélisation multi-échelles, allant des échelles cellulaires au tissu et à l'organe. Ces modèles seront calibrés sur des données expérimentales in vivo chez la souris. Les résultats attendus sont tout à la fois des modèles biomathématiques originaux et une démarche mathématique de modélisation multi-échelle générique et rigoureuse, et, du point de vue de la physiologie, une analyse quantitative de résultats expérimentaux, une synthèse des connaissances et de mécanismes décrits dans la littérature, et des outils de simulation qui guideront la conception de nouvelles expériences. L'objectif à terme est de concevoir une approche interdisciplinaire qui permettra d'aider le développement de nouveaux pré- ou probiotiques.

  • Titre traduit

    Modelling the host-microbiota cross-talk near the distal intestinal epithelium.


  • Résumé

    In animals and humans, physiology and digestive health rely on complex and dynamic interactions between epithelial cells and microorganisms of the digestive tract. Microbial mechanisms are acting on morphology and activity of the intestinal epithelium, including mucus production. Conversely, the host benefits from metabolic activity of commensal bacteria and provides a favorable ecological niche in the vicinity of intestinal wall. The understanding of host-microbiota interactions is a crucial point for human and animal health as its disruptions are involved in a lot of diseases. This PhD work aims at a better understanding of processes driving the cross-talk between the epithelial cells and the intestinal microbiota and its balance or imbalance through a multi-scale modelling approach, ranging from the cellular to the organ scale. These models will be calibrated on experimental data from mice. Expected results are original biomathematic models and a rigorous method for multi-scale modelling as well as a quantitative analysis of experimental results, a synthesis of knowledge and mechanisms described in the literature, and simulation tools that will in turn guide the design of new experiments. The long term objective of this project is to set up an interdisciplinary approach that will help to develop new probiotics.