Projets soutenus en 2022
Evolution de la Complexité des Génomes
La question de la complexité des génomes, de sa mesure, de son évolution et de son lien avec la complexité réelle ou perçue des organismes est ouverte en biologie évolutive depuis plus de 50 ans. Malgré de nombreuses propositions théoriques aucun consensus ne se dégage, en particulier du fait de la très grande diversité des complexités observées et de la difficulté à relier ces complexités à des traits d’histoire de vie (incluant notamment – mais pas exclusivement – la taille efficace de la population) sur des échelles de temps macro-évolutives.
Nous nous proposons d’étudier les liens entre taille efficace de population et complexité des génomes en utilisant une approche de simulation grâce au modèle Aevol. Nous nous intéresserons en particulier au cas des génomes eucaryotes. Pour cela, le modèle Aevol (développé dans l’équipe Beagle et dédié à l’étude de l’évolution structurelle des génomes procaryotes) sera modifié pour intégrer les principales spécificités des génomes eucaryotes. Suite à cette première phase, des études expérimentales in silico seront conduites pour étudier les liens causaux entre les variations de taille de population et les variations de complexité et de structure des génomes.
Les résultats seront ensuite comparés aux données empiriques issues de la génomique comparative.
Water: from hostility to hospitality - An interdisciplinary view of Health in the light of Anthropocene
This project aims at questioning the concept of health in the light of the Anthropocene. In particular, we propose to stimulate and sustain interdisciplinary exchanges on the water-health dyad. We will consider both water and health for themselves but also for their interconnections, keeping in mind that avoiding damages and subsequent death define the first ethical guidelines of public health.
For this purpose, we will conduct an extensive literature search browsing the large spectrum of diverse disciplines such as microbiology, ecotoxicology, geography, architecture, anthropology and philosophy among colleagues from the Rhone-Alpes region. We will also invite some external experts to bring their thoughts at different stages of the project. With the help of a Master trainee, we finally intend to publish an opinion paper, based on this literature mining together with data collected from questionnaires.
These questionnaires will be distributed among a chosen panel of citizens. They will be collectively and collaboratively built during a first discussion event during the Water Week 2023. A second discussion event during the Water Week 2024 will present all our findings, with the aim to promote exchanges about future directions of research, as well as the relevance of creating an interdisciplinary think-tank around the water-health dyad.
ATLAS - Analysis of brain energy metabolism in the context of Parkinson’s disease
Parkinson’s disease (PD) affects more than 7 million people worldwide and has an increasing health and socioeconomical burden.
PD pathological process starts several years, if not decades, before clinical symptoms become detectable and evolves progressively and continuously. In an effort to find predictive biomarkers of PD allowing the identification of patients before the symptomatic or clinical phase, a period during which neuroprotective therapeutic strategies would provide a major clinical benefit, a large translational metabolomics study of animal models of PD and of de novo PD patients was conducted. It allowed to identify in serum a biomarker, composed of 6 metabolites, able to discriminate prodromal rodents (before motor symptoms apparition) and clinical animals from control, and de novo PD patients (treatment-naïve) from controls.
The six metabolites in the biomarker are the signature of shifts in brain energy metabolism, notably in pyruvate metabolism. Is this the root cause of PD? The relation between pyruvate metabolism and PD physiopathology is, however, poorly understood. The ATLAS project will thus address the question, by interpreting animal and patient data of the translational study and other public data by means of genome-scale metabolic network models. Our objective is to understand the metabolic activity underlying PD progression, which would provide levers for the development of innovative therapeutic strategies.
Laboratoire : Grenoble Institut des Neurosciences
Laboratoires impliqués et les tutelles : EPI MICROCOSME, INRIA
Spatialisation auditive et rééducation orthophonique : évaluer et entrainer l’audition spatiale pour améliorer les capacités linguistiques des enfants sourds appareillés
Localiser les sons dans notre environnement est au cœur de nos activités au quotidien : déterminer d’où vient une voiture quand on traverse une rue, identifier une personne qui vous appelle dans un magasin, etc., mais cette capacité de spatialisation auditive touche aussi d’autres sphères cognitives telle que diriger notre attention pour comprendre une conversation dans une ambiance bruyante (l’effet ‘cocktail party’).
Les personnes diagnostiquées sourdes profondes peuvent se voir proposer des prothèse auditives (tels que les implants cochléaires); ces prothèses permettent de restaurer des indices acoustiques nécessaires aux compétences linguistiques. Ainsi ces indices sont les éléments clefs utilisés par l’orthophoniste comme support à la rééducation de la compréhension de la parole dans le bruit.
Alors que (1) les prothèses sont connues pour dégrader les indices acoustiques nécessaires à la spatialisation auditive, et que (2) cette spatialisation facilite la compréhension de la parole dans le bruit, paradoxalement il n’existe pas de protocole standardisé et validé permettant d’entraîner et restaurer la spatialisation auditive des patients implantés. Or cela semble être la posture initiale de soin à déployer en rééducation orthophonique.
En utilisant une solution innovante basée sur l’immersion dans un environnement multisensoriel et interactif (i.e. réalité virtuelle avec environnement auditif et visuel avec une tâche de localisation de son), il a été montré que des sujets ayant un déficit auditif temporaire pouvaient bénéficier d’un entrainement de leur capacité à spatialiser les sons (Valzogher et al, 2022).
Aux vues du nombre croissant d’enfants atteints de surdité et bénéficiant d’une implantation cochléaire et des recommandations en santé qui pointent l’importance d’un entraînement orthophonique à la compréhension auditive dans le bruit, il semble urgent de proposer cette solution innovante pour rééduquer la spatialisation auditive aux enfants implantés.
Computation, Complexité et Types : la Logique Linéaire et ses interfaces
Projet soutenu par MSH-LSE
Multi-établissements (Lyon 3, ENS de Lyon) et interdisciplinaire, le projet “Computation, Complexité et Types : la Logique Linéaire et ses interfaces” se situe à la croisée d’une part de l’Épistémologie et de la Philosophie de sciences particulières (Philosophie de la logique, des mathématiques, de l’informatique), d’autre part de la Logique mathématique et de l’Informatique théorique.
Centré sur la Correspondance Preuves-Programmes et plus spécifiquement sur les grandes branches de la Logique linéaire au sens large, il vise à dégager les changements de perspectives radicaux induits par ces champs, depuis les années 1980, sur des notions et questions centrales de la philosophie de la logique et des mathématiques comme : la notion d’algorithme, la notion de type, la complexité implicite de systèmes computationnels, la sémantique des processus computationels, les explications inter-actionnelles de la logique.
Le projet rassemble des chercheurs relevant des Sciences humaines (Philosophie) comme de l’Informatique théorique et des Mathématiques, mais aussi de jeunes chercheurs (jeunes docteurs, doctorants, masterants) dans ces mêmes domaines.
Laboratoire : Institut de Recherche Philosophique de Lyon (IRPhiL)
Labo Junior ThéoDém, ENS Lyon (Philosophie/Mathématiques)
Transitions dans les dynamiques de population : des évènements rares à l'evolution
La physique statistique permet de décrire la distribution d’observables dans les phénomènes stochas ques, i.e. présentant une dynamique bruitée – et donc d’aller au-delà de la description de simples valeurs moyennes. Dans de nombreux cas, les événements rares ou atypiques (dont l’occurrence a une faible probabilité) ont néanmoins un impact fort, car leurs conséquences peuvent être considérables. Venant des mathématiques, la théorie des grandes déviations a offert en physique statistique un cadre unité qui permet de décrire les événements rares, tant à l’équilibre qu’hors de l’équilibre.
Les événements rares sont par dé ni on difficiles à observer, et leur étude numérique en est d’autant plus complexe. Une classe de méthodes, les « algorithmes de dynamique de population » a permis de grands progrès dans ce domaine. L’idée consiste à simuler non pas une, mais un grand nombre de copies du système – chacune représentant un ‘individu’ possédant un certain ‘génome’ (la configuration). Ces individus sont partiellement soumis à des ‘mutations’ (le bruit) et à une ‘sélection’ (naissance/mort). Cette sélection permet de rendre typique, dans la dynamique de population, l’événement rare auquel on s’intéresse dans la dynamique du système original.
Ces dynamiques de population sont en correspondance exacte avec des modèles qui décrivent des phénomènes biologiques en génétique et en évolution – étudiés en mathématiques. Le but du projet est d’exploiter ce e correspondance a n (i) d’exporter des ou ls et des concepts modernes de la théorie des grandes déviations (transitions de phase dynamique) et des algorithmes (dynamique effective) vers les modèles biologiques, a n d’en comprendre des caractéristiques cachées ; (ii) inversement d’importer depuis la théorie des probabilités des ou ls mathématiques développés pour l’écologie et l’évolution dans le but d’améliorer les algorithmes existants de la théorie des grandes déviations (comme l’étude de la généalogie, du rôle des mutations rares, des précurseurs des événements rares ; ainsi que les effets de taille de population nie).
Laboratoire : LIPhy (Laboratoire interdisciplinaire de Physique), UMR 5588
Vulnérabilité des systèmes de transport urbains : approche par la physique statistique de l’effet de perturbations (arrêt, stationnement, ...) sur la voirie
Transport et mobilité jouent un rôle crucial à l'échelle des villes. L'étude de la vulnérabilité de ces systèmes s'est jusqu'ici focalisée sur des incidents majeurs paralysant des nœuds ou arêtes du réseau, mais a délaissé l'examen plus local de l'impact de perturbations partielles. Quels délais et détours sont engendrés par un véhicule en arrêt temporaire sur la voirie, ou encore par les véhicules en recherche de stationnement ou manœuvrant pour se garer ? De quelle manière cela dépend-il des propriétés géométriques de la voie et du trafic environnant, ainsi que de la proximité au point critique de blocage, près duquel des effets collectifs spatialement étendus sont attendus ?
Le projet inclura le recueil de données empiriques inédites sur le sujet, notamment à l’aide d’enregistrements vidéos d’un secteur donné en vue aérienne ; ces données serviront de pierre de touche aux outils théoriques déjà développés (pour la recherche de stationnement) ou à élaborer (pour les arrêts en pleine voie) pour aborder ces questions.
Laboratoire : Institut Lumière Matière
Conceptualizing a dynamical system-based theory of spoken language development
Projet soutenu par MSH-LSE
Spoken language is a complex system involving many cooperating domains (e.g., perception, lexicon, phonology, speech motor control) which come together to create meaningful speech streams in the native language. In children, its development is shaped by multi-faceted interactions between the speech motor and cognitive domains which develop in a seemingly parallel fashion.
In this project, we will use dynamical system theories to conceptualize the ontogenetic development of spoken language fluency as an evolving dynamical system, in which various skills interact dynamically over time. A workshop will also be organized to bring (early stage) researchers together to discuss related questions and apply dynamical system theories in their own developmental research.
Laboratoire : Dynamique du Langage (CNRS, UMR 5596)
Emergent geometry in simplicial complexes inspired by plant tissues.
During morphogenesis, plant tissues are developing macroscopic shapes based solely on two microscopic processes: cell growth and cell division. The regulation of morphogenesis through directional and differential cell expansion rate has been extensively studied but the influence of cell division on shape emergence remains far less understood.
Concomitantly, the question of emergent geometry within dynamical networks is a very active field of research that draws inspirations from a wide spectrum of scientific question (neurosciences, social media, quantum gravity...). However, so far, only dynamical rule based on aggregation of new nodes at the network margin have been studied.
In this project, we propose to implement a new class of dynamical networks where growth is inspired by plant cell division: pairs of nodes are substituting existing ones within the bulk of the network. We will address the question of emergent curvature within such dynamical systems.
Numérique et inégalités : facteurs aggravants ou leviers d’inclusion sociale ?
Le projet a pour objectif de questionner les liens entre les technologies numériques et les populations marginalisées : ces technologies œuvrent‐elles à l’inclusion de ces populations ? Ou au contraire aggravent‐ elles leur marginalisation ? Le projet rassemble des chercheurs en linguistique, en informatique et en géographie d’établissements lyonnais et de l’Université d’Ottawa. Il permet d’amorcer des recherches interdisciplinaires sur un sujet peu traité et de mettre en regard les spécificités et les similarités des sociétés française et canadienne.