Projets financés en 2015
Sur le bout de la langue : modélisation de la compétition entre deux langues
Morgane BERGOT, Institut Camille Jordan - UMR 5208, UCBL
Nous proposons un projet interdisciplinaire (mathématiques & dynamique des langues) qui consiste à modéliser la compétition entre deux langues, en considérant deux populations monolingues et une population bilingue, chacune étant structurée en âge. Il s’agit d’étudier plus précisément l’impact de différents phénomènes qui peuvent intervenir dans cette compétition, comme l’attractivité d’une langue par rapport à une autre, le comportement nataliste de l’une des populations ou les décisions politiques qui imposent une langue plutôt qu’une autre. Comparé à des données expérimentales, le modèle pourra non seulement être validé de façon qualitative mais quantitative par une estimation de paramètres sur des communautés de populations étudiées par les linguistes. Les résultats ainsi obtenus devraient permettre, à terme, non seulement de prévoir des scénarios sur l’avenir d’une langue en situation de compétition, mais également de proposer des solutions pour favoriser la survie d'une langue en danger, en conseillant des mesures politiques d’incitation adaptées à chaque cas de figure.
MUDAMO : integration of MUltidisciplinary Data for crisis MOdeling
Elise BECK, PACTE, UJF
Résolument pluridisciplinaire, le projet MUDAMO vise à favoriser l‟interopérabilité entre disciplines impliquées dans la simulation pour la gestion de crise : sciences humaines et sociales, et informatique. Il s‟agira à la fois de développer une méthodologie d‟intégration des résultats de questionnaires et enquêtes sociales dans des modèles multi-agents, et de produire un protocole d‟enquête spécifiquement dédié à la modélisation multi-agent. Le projet MUDAMO s‟appuie sur un exemple particulier, la modélisation de la mobilité piétonne post-sismique. Dans le cadre du projet, un outil original sera également développé pour favoriser le dialogue entre chercheurs de disciplines différentes. Ces méthodes et outils seront ensuite valorisés dans le cadre d‟un atelier chercheurs.
MoRIS (Model of Road Invasive Spread) : modélisation, simulation et optimisation pour comprendre et prédire la dynamique des espèces invasives propagées par les activités humaines.
Serge FENET, LIRIS, UCBL
Les invasions biologiques constituent, juste après le changement climatique, la principale source d'érosion de la biodiversité. Ce phénomène est fortement corrélé aux changements globaux actuels (climatiques et économiques), car ces derniers facilitent dans un premier temps l'introduction et la prolifération d'espèces exotiques dans de nouveaux environnements. Dans un second temps, des dispersions secondaires peuvent apparaître à une échelle plus petite (échelle paysagère), médiées par des mécanismes de dispersion liés aux activités humaines (transports locaux de marchandise, par exemple). En conséquence, une fois qu'une espèce potentiellement invasive est introduite, nos activités peuvent lui fournir le moyen de se propager rapidement dans son environnement.
Nous proposons dans ce projet d'étudier le processus de dispersion de l'espèce de fourmis Lasius neglectus, car cette espèce est majoritairement propagée par les activités humaines (notamment les transports de terre) et ne possède aucun mode de dispersion naturel. Il s'agira dans un premier temps de comprendre comment les activités socio-économiques peuvent indirectement aider à la propagation de certaines espèces invasives. Dans un second temps, nous construirons un modèle de propagation via des flux inter-urbains à partir de motifs représentatifs, afin de valider notre approche sur des données réelles. Enfin, une étape d'optimisation des paramètres à partir de données récoltées sur le terrain nous permettra de caractériser l'invasion actuelle par plusieurs paramètres : le site d'introduction, la distribution du nombre d'évènements migratoires, les sites d'arrivée, etc. L'outil final servira d'une part à étudier la dynamique de l'invasion de L. neglectus, mais sera aussi généralisable à toute invasion ayant des caractéristiques de propagation secondaire proches.
Nous proposons dans ce projet d'étudier le processus de dispersion de l'espèce de fourmis Lasius neglectus, car cette espèce est majoritairement propagée par les activités humaines (notamment les transports de terre) et ne possède aucun mode de dispersion naturel. Il s'agira dans un premier temps de comprendre comment les activités socio-économiques peuvent indirectement aider à la propagation de certaines espèces invasives. Dans un second temps, nous construirons un modèle de propagation via des flux inter-urbains à partir de motifs représentatifs, afin de valider notre approche sur des données réelles. Enfin, une étape d'optimisation des paramètres à partir de données récoltées sur le terrain nous permettra de caractériser l'invasion actuelle par plusieurs paramètres : le site d'introduction, la distribution du nombre d'évènements migratoires, les sites d'arrivée, etc. L'outil final servira d'une part à étudier la dynamique de l'invasion de L. neglectus, mais sera aussi généralisable à toute invasion ayant des caractéristiques de propagation secondaire proches.
Lecture multifractale de la forme des villes en relation avec la forme des espaces qui les entourent.
Stéphane ROUX, LPENS - équipe SiSyPHe / UMR 5672
Ce projet organise une première collaboration entre trois chercheurs de deux laboratoires : le laboratoire de physique de l'École Normale Supérieure (équipe SiSyPHe) et le laboratoire ThéMA de l'Université de Franche Comté et Bourgogne (équipe Intelligence Territoriale).
L'objectif est de mieux comprendre le rôle des formes d'occupation du sol naturelles ou agricoles
dans la genèse des formes urbaines. En géographie urbaine, la ville est pensée comme un système complexe dont les formes émergent sous l'action d'un grand nombre d'acteurs. Selon cette approche, les formes urbaines sont le résultat de processus auto-organisés. Sans remettre en cause cette approche, notre projet questionne le rôle du substrat agricole et naturel environnant la ville dans sa capacité à orienter et à limiter les processus auto-organisés.
Alors que l'équipe SiSyphe a développé une grande expertise dans l'analyse multi-échelles des processus complexes, les géographes de ThéMA ont proposé la géométrie fractale pour décrire et penser les formes urbaines. Le but de cette collaboration est d'améliorer la caractérisation de ces formes et mieux comprendre les conditions de leur évolution.
L'objectif est de mieux comprendre le rôle des formes d'occupation du sol naturelles ou agricoles
dans la genèse des formes urbaines. En géographie urbaine, la ville est pensée comme un système complexe dont les formes émergent sous l'action d'un grand nombre d'acteurs. Selon cette approche, les formes urbaines sont le résultat de processus auto-organisés. Sans remettre en cause cette approche, notre projet questionne le rôle du substrat agricole et naturel environnant la ville dans sa capacité à orienter et à limiter les processus auto-organisés.
Alors que l'équipe SiSyphe a développé une grande expertise dans l'analyse multi-échelles des processus complexes, les géographes de ThéMA ont proposé la géométrie fractale pour décrire et penser les formes urbaines. Le but de cette collaboration est d'améliorer la caractérisation de ces formes et mieux comprendre les conditions de leur évolution.
AQUADYS : Approches Quantitatives/Qualitatives pour l’Analyse des Dynamiques Scientifiques
Julien BARRIER, Triangle – UMR 5206 (ENSL, IEP, Lyon 2, UJM)
Ce projet propose de combiner les méthodes de l’enquête qualitative en sociologie et les méthodes formelles de l’analyse des systèmes complexes, en les mobilisant conjointement pour comprendre les dynamiques sociales de la recherche scientifique. Son objectif est d’identifier et de tester les manières les plus pertinentes d’articuler ces approches, en combinant la conduite d’une enquête de terrain et l’analyse de bases de données bibliométriques. Il s’agit de tirer parti des complémentarités de ces approches, non pas simplement pour les juxtaposer, mais pour qu’elles se nourrissent mutuellement et de façon récursive tout au long du projet. L’objet retenu pour cette étude pilote est la recherche en cancérologie et, plus spécifiquement, les recherches liées au développement d’approches fondées sur la « médecine moléculaire ».
Mince alors ! Ou la modélisation du comportement de prise alimentaire
Laurent PUJO-MENJOUET, Institut Camille Jordan UMR 5208, Université Lyon 1
Le projet interdisciplinaire que nous proposons ici consiste à modéliser les pertes et reprises successives de poids chez des individus soumis à des modifications de régimes alimentaires. Très fortement influencée par l’action de trois hormones (ghréline, leptine et insuline), la régulation du poids peut être décrite par un modèle multi-échelles sous forme d’équations différentielles non linéaires à retards. Comparé à des données expérimentales fournies par notre consortium, le modèle pourra non seulement être validé de façon qualitative mais surtout de façon quantitative par une estimation de paramètres. Les résultats ainsi obtenus devraient permettre, à terme, de conseiller des comportements appropriés pour éviter un risque de surpoids voire d’obésité et de maladies inhérentes au surpoids.
Vers la découverte des déterminants de l’identité d’une odeur
Mehdi KAYTOUE, LIRIS / UMR 5205
Issue d'un phénomène complexe partant d'une molécule odorante jusqu’à la perception, l'olfaction reste le sens le plus difficile à appréhender par les scientifiques. S'il est aujourd'hui admis que les caractéristiques physico-chimiques des molécules odorantes affectent le percept
olfactif, aucune règle précise gouvernant cette relation n'a été explicitée. L'enjeu est alors d'établir des règles entre les propriétés physicochimiques de molécules (poids, nombre d'atomes, ...) afin de caractériser spécifiquement une ou plusieurs qualités olfactives (fruitée, boisée, ...), mais aussi de comprendre et prédire la valence d'une molécule à partir de ses descripteurs (la tonalité agréable ou désagréable d’une odeur). Cette tâche est d’autant plus difficile qu’on observe une variance inter- et intra- individus sur les mesures de perception enregistrées et que certaines molécules qui ne diffèrent que par leur chiralité sont perçues différemment. Le Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (CRNL) a établi des bases de données liant molécules, odeurs et valence. Des méthodes symboliques de découverte de motifs caractéristiques de diverses combinaisons de qualités d’odeurs sont développées au sein du laboratoire d’informatique en images et systèmes d’information (LIRIS). Comprendre et guider le processus de découverte ne peut se faire sans une connaissance approfondie des attributs physico-chimiques et de la structure des molécules odorantes. Ces caractéristiques seront notamment étudiées en partenariat avec l’institut de chimie de Nice. Ce projet se veut donc fédérateur de plusieurs disciplines via une approche autour des données pour répondre à la question : peut-on découvrir les déterminants de l’identité d’une odeur, à travers quelles représentations moléculaires ? Ce projet combine des recherches en neurosciences, en informatique et en chimie, pour mieux comprendre la relation « structure-odeur ».
olfactif, aucune règle précise gouvernant cette relation n'a été explicitée. L'enjeu est alors d'établir des règles entre les propriétés physicochimiques de molécules (poids, nombre d'atomes, ...) afin de caractériser spécifiquement une ou plusieurs qualités olfactives (fruitée, boisée, ...), mais aussi de comprendre et prédire la valence d'une molécule à partir de ses descripteurs (la tonalité agréable ou désagréable d’une odeur). Cette tâche est d’autant plus difficile qu’on observe une variance inter- et intra- individus sur les mesures de perception enregistrées et que certaines molécules qui ne diffèrent que par leur chiralité sont perçues différemment. Le Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (CRNL) a établi des bases de données liant molécules, odeurs et valence. Des méthodes symboliques de découverte de motifs caractéristiques de diverses combinaisons de qualités d’odeurs sont développées au sein du laboratoire d’informatique en images et systèmes d’information (LIRIS). Comprendre et guider le processus de découverte ne peut se faire sans une connaissance approfondie des attributs physico-chimiques et de la structure des molécules odorantes. Ces caractéristiques seront notamment étudiées en partenariat avec l’institut de chimie de Nice. Ce projet se veut donc fédérateur de plusieurs disciplines via une approche autour des données pour répondre à la question : peut-on découvrir les déterminants de l’identité d’une odeur, à travers quelles représentations moléculaires ? Ce projet combine des recherches en neurosciences, en informatique et en chimie, pour mieux comprendre la relation « structure-odeur ».
MOLECAL – Molécules qui Calculent
Nicolas SCHABANEL, IXXI (ENS Lyon) / LIAFA (U. Paris Diderot)
Les travaux précurseurs de Ned Seeman fin 1980 puis ceux de l’équipe autour d’Erik Winfree depuis les années 2000 à Caltech ont démontré qu’il était possible de concevoir des brins d’ADN dont on pouvait contrôler précisément le pliage pour réaliser des formes élémentaires qui pouvaient d’assembler par la suite pour réaliser des objets nanoscopiques de formes diverses de façon contrôlée et reproductible. Ces travaux ont ouvert la voie à un nouveau type d’algorithmique qui exploite les attractions/répulsions entre les différents composants de molécules pour en contrôler le pliage. Plus récemment, nous nous sommes intéressés [Geary et al, 2015] à la complexité des formes que l’on peut réaliser par pliage en étudiant plus précisément la puissance de calcul résultante du pliage d’une molécule sur elle-même dans le cadre d’un nouveau modèle, l’Oritatami. D’autre part, nous nous sommes intéressés [Lesieur, Vuillon, 2014 & 2015] à différentes mesures de type algorithmique (propriété des graphes d’interactions entre les différents composants d’une protéine) pour tenter de mieux comprendre
comment des mutations peuvent influer sur l’existence de protéines. Ces travaux ont mis en évidence que les contraintes géométriques avaient une influence déterminante. Dans le cadre de notre étude du modèle Oritatami, nous avons développé un simulateur de repliements bidimensionnels de molécules à base de contrainte d’attraction-répulsion locales afin de valider
nos preuves. Nous souhaitons dans ce projet mettre en commun nos connaissances et utiliser le logiciel pour tester différents jeux de contraintes attraction/répulsion locales afin de tester si ses seules contraintes permettent de reproduire de façon satisfaisantes la forme des molécules. Ce projet réunit une équipe d’informaticiens, mathématiciens et biologistes et cherchera à améliorer les modèles discrets de pliages de molécules afin de tenter d’améliorer les prédictions sur les résultats de mutations et aussi d’évaluer la puissance de calcul résultante du pliage de telles molécules.
comment des mutations peuvent influer sur l’existence de protéines. Ces travaux ont mis en évidence que les contraintes géométriques avaient une influence déterminante. Dans le cadre de notre étude du modèle Oritatami, nous avons développé un simulateur de repliements bidimensionnels de molécules à base de contrainte d’attraction-répulsion locales afin de valider
nos preuves. Nous souhaitons dans ce projet mettre en commun nos connaissances et utiliser le logiciel pour tester différents jeux de contraintes attraction/répulsion locales afin de tester si ses seules contraintes permettent de reproduire de façon satisfaisantes la forme des molécules. Ce projet réunit une équipe d’informaticiens, mathématiciens et biologistes et cherchera à améliorer les modèles discrets de pliages de molécules afin de tenter d’améliorer les prédictions sur les résultats de mutations et aussi d’évaluer la puissance de calcul résultante du pliage de telles molécules.
The circadian clock is a biological oscillator that exists in most organisms, enabling physiological modifications to anticipate daily variations of the environment. This cell-autonomous oscillator can persist in the absence of external stimuli, but it is typically entrained by light/dark or temperature cycles. Here, we aim to study whether mechanical stress can act as an entrainment signal for the circadian clock, by performing in vitro microscopy experiments on individual oscillators (bioluminescent fibroblasts) submitted to cyclic shear stress variations.