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Titre: Approche computationnelle pour la synchronisation d’horloges circadiennes
Durée: 5 à 6 mois entre février et septembre 2025
Possibilité de poursuite en thèse: Oui
Lieu du stage: Laboratoire I3S, Sophia Antipolis
Mots clés: Systèmes multi-agents, modélisation, rythmes circadiens
Un système multi-agents (SMA) est constitué de plusieurs agents logiciels qui interagissent dans un environnement partagé pour atteindre des objectifs communs. Leur puissance réside dans leur capacité à simuler l'interaction de différents processus asynchrones. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines (robotique, IA, jeux vidéos,...). Dans le domaine de la modélisation de systèmes biologiques, les agents d’un SMA représentent les entités à modéliser (gènes, cellules, organes…) et les interactions entre les agents représentent les liens qui existent entre ces entités.
Dans ce stage, il s’agit d’utiliser les SMA pour modéliser et simuler le fonctionnement du système circadien (rythme de 24h). Une horloge circadienne coordonne temporellement les cycles veille/sommeil, alimentation/jeune et activité/repos et les synchronise avec le cycle jour/nuit. La désynchronisation de cette horloge peut être due à des perturbations dans le rythme de vie (décalage horaire chronique, travail de nuit, insomnie, etc.). Cette désynchronisation peut entraîner divers risques pour la santé, ainsi qu'une diminution de l'efficacité des traitements médicamenteux. La contribution au niveau applicatif de ce stage est de comprendre les mécanismes et d’identifier les facteurs de son dysfonctionnement.
Le SMA qui sera développé a pour but de contribuer à la conception d'une approche computationnelle hybride pour modéliser la complexité des rythmes circadiens. Pour ce faire, il est nécessaire de combiner un formalisme discret, basé sur la logique, et un formalisme continu, basé sur les équations différentielles. Cela donne lieu à des approches hybrides. Les approches hybrides qui existent sont classées, en fonction de la manière avec laquelle la combinaison des formalismes est réalisée, en trois types: (i) les approches découplées, dans lesquelles les formalismes sont indépendants, (ii) les approches couplées, consistant à juxtaposer les formalismes et à permettre un partage de valeurs de certaines variables, et (iii) les approches intriquées, pour lesquelles un algorithme ad-hoc est développé pour imbriquer différentes parties des formalismes. Ces dernières exploitent le plus la synergie entre les formalismes. Cependant, étant donnée la complexité de leur mise en œuvre, toute modification remet en cause l’algorithme d’intrication et, la réutilisation des modèles développés est très limitée.
Avec les SMA, il est possible de prévoir une intrication dynamique en représentant chaque formalisme par un agent. La combinaison des formalismes résulterait alors des interactions entre les agents, grâce à la capacité d’adaptation inhérente aux SMA.
Les travaux seront menés dans le cadre d'un projet de recherche multidisciplinaire et collaboratif impliquant des biologistes du laboratoire iBV et des informaticiens du laboratoire I3S de l'université Côte d'Azur.
Pour plus d'informations : https://ds4h.univ-cotedazur.fr/recherche/projets-finances/projet-sma-sync
#J-18808-Ljbffr
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