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Projets soutenus en 2020

 

Prévision des flux de voyageurs, résilience des réseaux, et autres problèmes ciblés de mobilité urbaine : des approches fondamentales aux problématiques concrètes

Alexandre NICOLAS, Institut Lumière Matière

Les problématiques de mobilité urbaine s’imposent avec une force croissante dans des sociétés toujours plus urbanisées, où la demande de transport ne cesse de croître. Ces problématiques résultent de l’interaction d’agents porteurs de préférences individuelles, soumis à des contraintes physiques et évoluant dans un espace donné ; il s’agit donc d’un système complexe dont les multiples facettes entrent en résonance avec des disciplines très variées : urbanisme, économie, mathématiques appliquées, science des données et physique statistique.

Le projet proposé consiste à organiser une série de deux « ateliers de travail » à Lyon (l’un au début 2021, l’autre au début 2022) en réunissant un nombre limité de chercheurs issus de ces divers disciplines ainsi que d’opérationnels du secteur, autour des thématiques suivantes :
* prévisions des flux de voyageurs

* évaluation des temps de parcours ; questions de congestion et saturation
* structure et résilience des réseaux de transport
avec l’ambition du projet d’identifier des problèmes très ciblés où un nouvel angle d’attaque, original, serait prometteur et d’enclencher un processus de recherche collaborative sur ces sujets.

Coordinateur du projet : Alexandre NICOLAS
Laboratoire : Institut Lumière Matière

Laboratoires impliqués et les tutelles : CNRS et Université Claude Bernard Lyon 1

 

 

De la complexité neurophysiologique et cognitive de la perception auditive

Jérémie MATTOUT, Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (CRNL)

Modéliser la perception humaine, c’est en décrire les étapes mentales, les algorithmes de reconnaissance voire d’anticipation d’un stimulus, et pouvoir leur associer des mécanismes neuronaux spécifiques. Un tel modèle permettrait de décoder l’activité neuronale pour estimer la profondeur du traitement cognitif d’un stimulus : de la simple perception de sons incohérents à la reconnaissance d’un mot par exemple. A terme, cela pourrait conduire à un saut qualitatif dans le bilan fonctionnel des patients non répondants tels que les patients dans le coma.

En combinant intelligence artificielle et nouvelles mesures hautement précises de l’activité cérébrale par Magnétoencéphalographie, ce projet propose d’explorer la faisabilité d’une telle modélisation dans le cas de la perception auditive. Il s’agit d’appréhender le fonctionnement de la hiérarchie d’aires corticales et de population de neurones qui implémentent une hiérarchie de traitement, allant de l’extraction de caractéristiques jusqu’à l’apprentissage de régularités et l’adaptation au contexte.

Le projet proposé concerne l’acquisition et l’analyse de données préliminaires essentielles pour établir la faisabilité d’une telle approche. Les examens non invasifs (IRM anatomique, Magnétoencéphalographie (MEG) et Electroencéphalographie (EEG) seront menés auprès de quatre volontaires sains adultes.

Ce travail pluridisciplinaire fera l’objet d’une collaboration au sein de l’Université de Lyon, entre les laboratoires CREATIS (Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé) et CRNL (Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon).

Coordinateur du projet :  Jérémie MATTOUT
Laboratoire : Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (CRNL)
Tutelles : INSERM, CNRS, Université Lyon 1, Université Jean Monnet St-Etienne

 

Laboratoires impliqués et les tutelles :
CRNL, UMR_S 1028 (INSERM) & UMR 5292 (CNRS), CREATIS
UMR 5220 (CNRS) – U1206 (INSERM) – Université Lyon 1 – INSA Lyon - Université Jean Monnet Saint-Etienne

 

 

Rôle des effets collectifs dans un environnement complexe.

Aurélie DUPONT, Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy)

L’approche de modélisation-simulation d’essais cliniques a pour objectif d’aider à l’ajustement de posologie et au ciblage de la population de patients pouvant bénéficier du traitement étudié. Dans le cas des maladies chroniques, il serait important de pouvoir incorporer dans ces modèles des profils d’observance au traitement. L’observance au traitement est en effet fondamentale pour éviter la progression de la maladie et pour éviter des morbidités ou complications associées. Or, dans les maladies chroniques, l’ observance est souvent assez faible avec différents schémas de non- observance selon les patients, entrainant des conséquences cliniques plus ou moins importantes. Dans le cadre de l’étude CrYStobs concernant l’administration de la cystéamine chez des patients souffrant de cystinose néphropathique, des données d’observance ont été recueillies, grâce à des piluliers électroniques, pendant 3 ans chez 17 patients. L’objectif du projet est de caractériser les séries temporelles qui forment ces profils d’observance, de proposer des méthodes permettant de générer de manière réaliste de tels profils et enfin de définir des types (ou classes) de profils. Les méthodes utilisées seront soit des méthodes classiques (de type modèles de Markov ou ARIMA) ou des réseaux de neurones récurrents (de type LSTM) et un point important du projet sera de comparer ces approches dans ce contexte des profils d'observance. Ces différents profils d’observance pourront ensuite être incorporés dans le modèle général afin de pouvoir étudier les conséquences cliniques et proposer des ajustements thérapeutiques adaptés à chaque patient.

Coordinateur du projet : Aurélie DUPONT
Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy)
Tutelles :  CNRS / Université Grenoble Alpes

Laboratoires impliqués et les tutelles : Laboratoire de Psychologie et NeuroCognition, CNRS/ Université Grenoble Alpes


 

 Propriétés physiques et mécaniques de gels ADN programmés

Nicolas SCHABANEL, LIP (ULR 5668), ENS de Lyon

Depuis les années 2000, nous savons utiliser les propriétés d’hybridation par paire des brins d’ADN pour programmer des gels d’ADN à adopter des structures locales particulières. Récemment, des techniques ont permis de produire ces gels en quantités plus importantes, suffisamment pour pouvoir étudier leurs propriétés macrophysiques et macromécaniques.

Dans cette proposition, nous souhaitons étudier les propriétés physiques et mécaniques de gels d’ADN programmés spécifques. Nous souhaitons concentrer notre étude sur trois types de gels : des gels apériodiques qui présentent à la fois une connectivité locale faible (et donc une densité faible) et une anisotropie totale (pas de direction privilégiée) ; des gels programmés à l’aide d’automates cellulaires pour avoir des faiblesses globales prescrites ; des gels programmés pour modifier leur structure en présence de contraintes mécaniques. Nous envisageons différents procédés pour les engendrer : soit par assemblage externe, soit par croissance interne (substitution).

Pour cela nous nous appuierons sur notre expertise en pavages apériodiques auto-assemblants (issues de l’informatique théorique), en conception de séquences ADN artifcielle (auto-assemblage algorithmique), en calorimétrie et en rhéologie (macro-mécanique). L’objectif est de concevoir de nouveaux matériaux programmés adoptant des comportements mécaniques spécificités.

Coordinateur du projet :  Nicolas SCHABANEL
Laboratoire : LIP (ULR 5668), ENS de Lyon
Tutelles : CNRS, ENS de Lyon, Inria, UCBL

Laboratoires impliqués et les tutelles :  iLM, UMR5306, Université Lyon, Institut Néel, UPR 2940, Université Grenoble-Alpes

 

Quantification of in vivo chromatin fiber flexibility using optogenetics and biophysical modelling

Gaël YVERT,  LBMC UMR5239 -- projet soutenu par BioSyl

Eukaryotic living cells regulate their genome by modulating the biochemical and physical properties of their chromosomes. A key factor of this regulation is the stiffness of chromatin: rigid enough to ensure physical integrity and proper segregation during cell division, flexible enough to allow dynamic processes of gene expression, DNA repair and condensation.

Models from polymer physics have been extremely helpful to estimate chromatin flexibility but their use is limited by currently- available techniques of experimental measures. Here we propose to combine modelling with experimental stimulations of chromatin looping with light. We expect this approach to provide precise estimations of the persistence length of chromatin.

Our design is simple to implement and we will make it scalable in order to identify the cellular and molecular factors that regulate chromatin flexibility in living cells.

Coordinateur du projet :  Gaël YVERT
Laboratoire : LBMC UMR5239
Tutelles :
ENS de Lyon, CNRS, Université Claude Bernard de Lyon, INSERM.

 

 

KheoPS+ ou acquisition synchronisée de la topographie et des mesures géophysiques

Lionel DARRAS, UMR5133 - Archéorient -- projet soutenu par la MSH Lyon St-Etienne

En prospection géophysique dans un contexte archéologique sur des terrains avec une topographie marquée, disposer de la topographie complète de la zone prospectée facilite l’interprétation de la carte géophysique.
Le projet Khe
oPS+ (Kinematic Positioning System +) propose d’étudier l’acquisition de mesures de déplacement relatives (accéléromètre, altimètre barométrique, ...) pendant cette prospection géophysique afin d’être utilisées pour deux objectifs distincts et complémentaires :

1/ Utiliser des mesures de déplacement relatives pour compléter des mesures GPS/GNSS précises (<1cm) en cas de perte partielle ou totale du signal. En milieu couvert (forêt par exemple), la précision des mesures GPS/GNSS diminue : l’utilisation des mesures relatives calibrées en temps réel permettrait de disposer d’une cartographie fine, quelle que soit la qualité du signal GPS/GNSS.

2/ Lors d’une prospection magnétique, l’utilisation d’un GPS/GNSS proche du capteur perturbe les mesures. Une solution alternative d’acquisition de la topographie sans GPS/GNSS pour prendre en compte la forme du terrain dans l’interprétation des cartes magnétiques est étudiée.

Coordinateur du projet : Lionel DARRAS
Laboratoire : UMR5133 - Archéorient
Tutelles : CNRS, Université Lyon 2

Laboratoires impliqués et les tutelles : UMR5133 – Archéorient / CNRS, Université Lyon, UMR7329 – Géoazur / CNRS, Université Côte d’Azur, Observatoire Côte d’Azur, IRD

 

 

Analyse de la structure et de la dynamique des contextes de citation pour de meilleurs indicateurs bibliométriques

Marc BERTIN, ELICO -- projet soutenu par la MSH Lyon St-Etienne

Ce projet s’intéresse à la nature intrinsèque de la science à travers l’analyse, l’identification, l’annotation et l’exploitation des relations sémantiques présentes dans les contextes de citation. Nous souhaitons redéfinir les réseaux de citation (co-citation, bibliographic coupling) de la bibliométrie à partir d’information sémantique extraite de ces contextes de citation.

En proposant un nouvel outil basé sur les réseaux dynamiques, de nouveaux indicateurs relationnels pourront être produits. L’outil permettra une analyse épistémologique, cognitive et sociologique de la production scientifique. Par la construction de ce type d’outil, une réflexion sur la nature de ces nouveaux indicateurs pourra initier un changement de paradigme dans le domaine de la bibliométrie et plus largement dans les outils d’évaluation de la recherche.


Coordinateur du projet :  Marc BERTIN
Laboratoire : ELICO

 

MOSTIC : Modélisation stochastique et inférence pour des communautés de cellules en interaction

Aline MARGUET, INRIA Grenoble – Rhône-Alpes, équipe IBIS

Les consortiums bactériens sont présents dans l’environnement et pour de nombreuses espèces bactériennes, la survie dépend de la présence d’autres espèces. La compréhension du fonctionnement de ces communautés constitue un véritable challenge, car à la complexité des interactions entre espèces, s’ajoute la complexité des mécanismes cellulaires individuels.

La stochasticité de ces mécanismes et l’hétérogénéité des populations cellulaires jouent un rôle important dans la stabilité de ces consortiums et doivent donc être étudiées en amont. C’est l’objet de ce projet, qui porte sur le développement et l’analyse de modèles stochastiques pour les consortiums bactériens. À partir de modèles de naissance et mort ou encore de processus de branchement, nous étudierons le comportement asymptotique de consortiums bactériens et analyserons l’effet de différentes interactions entre les espèces. Nous utiliserons également ces modèles pour développer des techniques d’inférence à partir de données de populations.

Grâce aux données obtenues à partir d’une plateforme expérimentale de mini-bioréacteurs, nous testerons nos modèles et nos estimateurs sur des consortiums spécifiques imaginés pour la bioproduction.


Coordinateur du projet :  Aline MARGUET
Laboratoire : INRIA Grenoble – Rhône-Alpes, équipe IBIS
Tutelle :
INRIA

Laboratoires impliqués et les tutelles :
- Institut Fourier, CNRS, CNRS Insmi, Université Grenoble Alpes
- LiPhy, CNRS, Université Grenoble Alpes
- LJK, CNRS, Grenoble INP, Inria, Université Grenoble Alpes




Mécan’OS : si tu ne peux pas l’avoir, (re)construis le !

Laurent PUJO-MENJOUET, Institut Camille Jordan, Université Claude Bernard Lyon 1

La croissance rapide de la population gériatrique, qui est souvent atteinte de perte dégénérative de l’os, associée à une forte augmentation du nombre de personnes subissant une chirurgie de reconstruction osseuse (accident de voiture ou cancer des os), va permettre au marché des prothèses osseuses d’atteindre la somme de 4 milliards de dollars en 2025. À l’heure actuelle, ce marché est dominé par des matériaux synthétiques qui, malheureusement, présentent un fort risque de mauvaise intégration squelettique. Le remplacement de ces prothèses induit de nouvelles interventions chirurgicales et donc une augmentation des dépenses de santé. Nous pensons donc qu’il est grand temps de s’intéresser aux prochaines générations d’implants.

Pour cette raison, notre équipe de bio-ingénieurs (USA) et mathématiciens (France et Algérie) est en train de développer un procédé de construction des prothèses de nouvelle génération adaptables à chaque personne.
Partant du principe que la nature ne peut pas être égalée dans son inventivité, nous sommes convaincus que la solution viendra de la création d’implants biocompatibles par un contrôle numérique de l’expression des gènes des cellules osseuses venant des patients eux-mêmes. Étant donné que notre collaboration s’est déjà avérée fructueuse avec des donneurs de cellules âgés de 20 ans, nous souhaitons travailler en élargissant drastiquement la tranche d’âge. À cette fin, notre volonté est de renforcer notre collaboration et nos interactions pour apporter une solution rapide, efficace et adaptée aux personnes qui nécessite une chirurgie de reconstruction osseuse.

Coordinateur du projet :  Laurent PUJO-MENJOUET
Laboratoire : Institut Camille Jordan
Tutelles :
CNRS, UCBL1, Université Jean Monnet, École Centrale Lyon, INSA, Université de Lyon

Laboratoires impliqués et les tutelles : Institut Camille Jordan (CNRS, UCBL1, Université Jean Monnet, École Centrale Lyon, INSA, Université de Lyon), Inria équipe Dracula, Jean-Philippe Berteau’s Lab (CUNY, New-York,USA), Laboratoire d’analyse non linéaire et mathématiques appliquées (LANLMA, université de Tlemcen, Algérie)




Algorithmes d’analyse de Graphes Massifs basés sur l’échantillonnage, Application à l’Etude de Vestiges Archéologiques

Hamida SEBA, Laboratoire d’InfoRmatique en Image et Systèmes d’information (LIRIS, UMR 5205)

Afin de mieux appréhender les données structurées de types graphes dans un contexte où le volume et la complexité de ces données ne cessent de croitre, il est nécessaire de pouvoir travailler de manière fiable sur des représentations plus petites et plus simples de ces graphes. La définition et l’utilisation de ces représentations nécessitent une connaissance profonde des graphes, de leurs paramètres et de leurs applications. Dans ce projet, nous proposons de produire de telles représentations à l’aide de l’échantillonnage, de développer des algorithmes permettant de les utiliser à la place des graphes initiaux, et d'affiner conjointement représentations et algorithmes en fonction des résultats obtenus sur des données archéologiques.

Coordinateur du projet :  Hamida SEBA
Laboratoire : Laboratoire d’InfoRmatique en Image et Systèmes d’information (LIRIS, UMR 5205)
Tutelles :
Université Lyon1, Université Lyon 2, Ecole Centrale de Lyon, INSA, CNRS

Laboratoires impliqués et les tutelles : Laboratoire ArchéOrient (UMR 5133),CNRS, Université Lyon 2, Maison de l'Orient et de la Méditerranée (MOM),



Systèmes complexes écologiques et vulgarisation

Vincent MIELE,  Biométrie et Biologie Evolutive, CNRS, UCBL, INRIA, VetAgroSup

Les espèces forment un système complexe d’interactions de plusieurs types, depuis les interactions trophiques, le mutualisme, la compétition jusqu’aux relations symbiotiques. La prise en compte de l’interdépendance des espèces est fondamentale pour comprendre le fonctionnement, la stabilité et la résilience des écosystèmes.

Pourtant, le « grand public » envisage généralement les notions d’ « écosystème » et de « biodiversité » comme une juxtaposition d’espèces indépendantes. Dans le cadre de ce projet, nous proposons de concevoir différents supports pour permettre la vulgarisation du concept de système complexe écologique. Pour enfants ou adultes, nous produirons différents supports (jeux, vidéos) pour transmettre au plus grand nombre la nécessité de voir les systèmes naturels comme un équilibre délicat entre entités interconnectées et interdépendantes dans lequel chaque entité à une place et un rôle à jouer.

Coordinateur du projet :  Vincent MIELE
Laboratoire : Biométrie et Biologie Evolutive
Tutelles :
CNRS, UCBL, INRIA, VetAgroSup

Laboratoires impliqués et les tutelles : Institut Sciences de l’Evolution de Montpellier, (University of Montpellier, CNRS, IRD, EPHE, CIRAD, INRAP)