Missions

Le/la candidat(e) retenu(e) travaillera à l'interface entre physique biologique, simulations agent centrées et apprentissage automatique afin de transformer des données d'imagerie quantitative en un modèle vérifiable du positionnement du fuseau. Nous attendons notamment que l'inférence automatique des paramètres à partir de données d'imagerie quantitative permette de produire un modèle quantitatif testant les hypothèses de modèle et guidant la recherche d'acteurs moléculaires.

Activités

(1) Le/la candidat(e) retenu(e) construira un modèle Cytosim 3D complet du positionnement du fuseau mitotique, intégrant tous les mécanismes identifiés et suggérés par les expériences. Cela impliquera d'étendre le cœur de Cytosim pour appliquer des forces externes et permettre des changements de paramètres dépendants du temps et des changements de paramètres basés sur des conditions afin de simuler des suppressions génétiques et les expériences d'ablation au laser. (2) Il/elle développera un calibrage de modèle basé sur l’apprentissage profond à partir des forces extraites des données expérimentales et utilisera ces prédictions pour paramétrer les simulations Cytosim. (3) Il/elle utilisera la simulation pour déterminer la régulation dans l'espace et dans le temps des forces qui positionnent et orientent le fuseau dans différentes géométries et perturbations. (4) Il/elle contribuera à la rédaction d'articles et à la documentation du code afin de publier une extension Cytosim et l’inférence de paramètres.

Compétences

Doctorat en physique biologique ou computationnelle, ou informatique avec une expérience en biophysique.
Expérience démontrable en simulations numériques et apprentissage automatique/apprentissage profond. Une expérience en traitement d'images, statistiques, science des données ou codage C++ est appréciée.
Motivé(e) par un environnement multidisciplinaire et aimant travailler en équipe.
Motivé(e) pour produire des outils open source selon les principes FAIR.
Excellentes compétences de communication en anglais (rédaction scientifique, présentations).

Contexte de travail

Projet
Lors de la division cellulaire, une orientation correcte du fuseau mitotique est essentielle au maintien de l'intégrité et de l'homéostasie des tissus, car elle régule la distribution des déterminants du destin cellulaire dans les divisions asymétriques. Dans le système modèle des cellules souches neurales de drosophile (NSCs), il est établi que la traction corticale oriente le fuseau. Le laboratoire de Régis Giet possède une expertise de ce système modèle 1-4. À l’opposé des prédictions, les résultats de son équipe ont révélé récemment que les fuseaux mitotiques de ces cellules souches tendent à se positionner vers le cortex basal, malgré les forces de traction corticale présentes du côté apical. Ces résultats suggèrent que les mécanismes de positionnement du fuseau ne sont donc pas uniquement dépendants des forces de traction apicales.

Parallèlement, le laboratoire de Jacques Pécréaux a étudié les forces qui positionnent le fuseau dans le zygote de C. elegans, grâce à une approche combinant traitement d'images, modélisation et simulations 5,6. Les deux laboratoires se sont associés pour cartographier les forces impliquées dans le positionnement du fuseau dans les NSCs, caractériser les composants moléculaires, y compris de nouvelles protéines associées aux microtubules ou les modifications post-traductionnelles, et récapituler quantitativement le mécanisme dans un modèle sous forme d'une simulation agent centrée. La simulation utilisera cytosim, un cadre maîtrisé par le laboratoire Pécréaux 6,7, afin de proposer et de valider un nouveau modèle de positionnement du fuseau. La découverte de ces mécanismes jusqu'alors non caractérisés devrait avoir des implications considérables pour la compréhension de la détermination du destin cellulaire et du développement tissulaire, en particulier dans les cellules souches.

Environnement de travail
Les travaux seront menés dans l'équipe CeDRE dirigée par Jacques Pécréaux, en étroite collaboration avec l'équipe de Régis Giet à l'Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR). L'IGDR est un institut de recherche fondamentale placé sous la tutelle du CNRS, de l'université de Rennes et de l'INSERM. Ses recherches couvrent un large éventail de disciplines, notamment la biologie cellulaire et du développement, la biophysique, la génétique et la génomique, la bio-informatique et la microscopie avancée. L'équipe CeDRE est interdisciplinaire et regroupe des spécialistes en biologie, physique, traitement d'images et intelligence artificielle qui étudient la division cellulaire à l'aide d'une approche biophysique cellulaire. Notre objectif est de comprendre la robustesse de la division cellulaire en mesurant et en modélisant les interactions mécaniques entre les acteurs moléculaires.