Doctorant (H/F) Dynamiques contingentes dans les réseaux chimiques illimités : vers l'émergence de processus darwiniens prébiotiques

Description du Poste

Sujet De Thèse

Contexte :
Du point de vue de la biologie évolutive, comprendre l'origine de la vie revient à comprendre comment la sélection naturelle peut émerger dans un monde non biologique, régi par des processus purement physico-chimiques (1). Atteindre cet objectif exige une articulation explicite de la théorie de l'évolution avec la physique et la chimie. Or, le problème demeure complexe, car les éléments fondamentaux de la pensée évolutionniste – des populations d'objets autoréplicatifs présentant une variation héréditaire – restent à formuler pleinement dans un cadre prébiotique (2, 3). Une approche prometteuse repose sur la modélisation mathématique : simuler des systèmes ouverts obéissant aux lois fondamentales de la thermodynamique et suivre les comportements dynamiques susceptibles d'être interprétés comme des processus darwiniens émergents.
Dans ce contexte, notre équipe a développé un premier modèle, centré sur le comportement des cycles autocatalytiques au sein de réseaux chimiques prédéfinis et délimités, reliant des ensembles fixes d'objets chimiques par des ensembles fixes de réactions (4). Les projets en cours au sein de notre groupe étudient actuellement comment les cycles autocatalytiques peuvent interagir de manière complexe, à l'instar des relations écologiques, générant potentiellement une grande diversité d'états stationnaires et ouvrant la voie à une dynamique darwinienne naissante. Bien que ce cadre permette de clarifier d'importants principes fondamentaux, il risque de négliger une propriété essentielle du monde réel, où la vie a émergé : l'immense diversité des objets chimiques possibles – notamment les macromolécules et les assemblages supramoléculaires – produits par des trajectoires contingentes ne représentant qu'une infime fraction de l'espace quasi infini des possibles.
Projet de thèse :
L'objectif de cette thèse est de surmonter ces limitations en concevant et en explorant une nouvelle approche de modélisation. Dans cette approche, seules des règles chimiques sont initialement spécifiées, générant des réseaux chimiques illimités qui s'étendent progressivement et de manière stochastique dans un espace chimique infini. Les développements préliminaires suggèrent que la prise en compte explicite d'un nombre fini de particules discrètes constitue un moyen efficace de mettre en œuvre ce cadre : dans ce contexte, les effets du hasard interviennent naturellement et seul un sous-ensemble des trajectoires possibles est exploré. Dans ces simulations, les vecteurs de concentration évoluent dynamiquement par une combinaison de processus déterministes et stochastiques, produisant une dynamique qui ne sera que partiellement reproductible. Étant donné le rôle crucial du hasard dans l'évolution biologique, nous pensons que ce nouveau schéma de modélisation nous permettra de mieux comprendre comment la sélection naturelle doit être envisagée au-delà du contexte biologique standard. Concrètement, le logiciel sera implémenté dans le cadre de la plateforme emergeNS (https://github.com/deniskup/EmergeNS) développée par notre groupe (5), un programme C++ intégrant une interface en ligne de commande performante et un environnement graphique convivial doté de fonctionnalités de visualisation avancées.
Compétences attendues :
Nous recherchons une personne très motivée et intéressée par les approches interdisciplinaires, possédant de solides compétences en modélisation informatique ou mathématique et un intérêt marqué pour la biologie évolutive.

Références :
1. S. Charlat, L’évolution sans gêne - Aux origines de nos origines (Editions du Seuil, 2025).
2. S. Charlat, et al., Natural Selection beyond Life? A Workshop Report. Life 11, 1051 (2021).
3. S. Charlat, T. Heams, O. Rivoire, “Is Natural Selection Physical?” in Evolutionary Thinking Across Disciplines, Synthese Library., A. Du Crest, et al., Eds. (Springer International Publishing, 2023), pp. 287–296.
4. T. Kosc, D. Kuperberg, E. Rajon, S. Charlat, Thermodynamic consistency of autocatalytic cycles. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (2025).
5. D. Kuperberg et al., EmergeNS software. (2024). GitHub.

Votre Environnement de Travail

La personne recrutée intégrera le laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive (LBBE) situé sur le campus universitaire LyonTech la Doua à Villeurbanne ((https://lbbe.univ-lyon1.fr). Le LBBE est un laboratoire de L’Université Lyon 1, du CNRS et de VetAgroSup. Environ 200 personnes participent aux activités de recherche de l’unité en associant la modélisation mathématique et informatique à des questionnements en écologie évolutive, en génomique et en santé. Elle bénéficiera des infrastructures informatiques du laboratoire nécessaires à la réalisation du projet (cluster de 1600 coeurs).
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet EmergeNS, financé par l'ANR (début 2026), qui implique des équipes du LIP (Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme, avec Denis Kuperberg, ENS Lyon), du LBBE (Laboratoire de Biométrie et Biologie Évolutive, avec Étienne Rajon, Université de Lyon) et du PIMIT (Processus Infectieux en Milieu Insulaire Tropical, La Réunion, avec Sylvain Charlat, CNRS). Les liens étroits entre les partenaires garantissent un environnement stimulant et véritablement interdisciplinaire. L’équipe développe notamment des modèles pour étudier, d’une part, les relations de type écologique entre systèmes autocatalytiques et d’autres part la multistabilité des réseaux chimiques – deux axes de recherche qui contribueront à l'interprétation des résultats de la thèse.

Nos petits + :
• Un environnement de travail stimulant au contact de personnels de la recherche
• Un accompagnement professionnel avec des formations internes au laboratoire
• Une possibilité de télétravailler
• Un restaurant d'entreprise qui permet de déjeuner à un prix intéressant.
• Le remboursement partiel des titres de transport (75%)
+ forfait mobilité durable pouvant aller jusqu'à 300€/an
• Un site accessible en transport en commun (Tram T1 + T4 + bus)
• 44 jours de congés / RTT par an
• Contrat de protection sociale complémentaire

Rémunération et avantages

Rémunération

2300 € brut mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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