Modélisation intégrée de l'écosystème immunitaire

Emergence de mémoire et  résilience aux perturbations environnementales   

Véronique Thomas-Vaslin, chercheuse CNRS

Comme tous les autres systèmes vivants face aux perturbations de leur environnement, le système immunitaire fait l'objet d'une désorganisation et d'un vieillissement qui se caractérise par une perte de biodiversité des espèces de lymphocytes.

L'objectif de ce projet de recherches est de considérer une approche intégrée multi-niveaux et multi-dimensions de la résilience des systèmes  vivants, allant de la cellule aux organismes et aux écosystèmes, et en prenant en compte l'interdépendance des processus biologiques et écologiques.

Mise en oeuvre du projet

EcoSysTerm : Cartographie de la littérature en lien avec les perturbations environnementales multi-niveaux

EcoSysTerm dévoile les réseaux d’interactions et communication entre les systèmes vivants à travers les réseaux de mots, et leur proximité dans la littérature scientifique.

Les cartographies EcoSysTerm permettent de visualiser :

  • Les impacts des changements récents de nos modes de vie sur la santé des humains et des micro et macro-écosystèmes de l’organisme, et l’impact des perturbations environnementales multi-niveaux.
  • La communication entre systèmes vivants, organismes et micro-écosystèmes immunitaires et microbiens, dont la biodiversité et résilience co-évolue.
  • Les risques et informer pour préserver la résilience des systèmes vivants, la biodiversité, et prévenir l’émergence de pathologies nouvelles.

Présentation aux Journées Arts & Sciences des Systèmes Complexes à Paris, 8 octobre 2021

  • Film EcoSysTerm (grand public, durée 5 minutes)
  • Poster EcoSysTerm : communication des systèmes vivants : cartographie de la littérature en lien avec les perturbations environnementales multi-niveaux

Analyser les propriétés d'organisation et la désorganisation du vivant

Proposer une modélisation mathématique graphique, utilisant les systèmes hiérarchiques évolutifs à mémoire et la théorie du vieillissement (collaboration avec Andrée Ehresmann, LAMFA, Amiens)

Modéliser des holons - lymphocytes individualisés, interactifs diversifiés, communiquant par self-assertion et intégration dans leur l’environnement

- V. Thomas-Vaslin, 2020, Acta Theoretica
- Véronique Thomas-Vaslin. Individuation and organization of holons in living ecosystems: Recursive integration and self-assertion by holon-lymphocytes. 8èmes journées « Complexité-Désordre »-Université Paris Diderot, Oct 2021, Paris, France, hal-03341265.

Abstraction mathématique de la communication des systèmes biologiques et modélisation de l'émergence de mémoire à partir d'agents diversifiés, sans mémoire (collaboration avec l'équipe du Pr Pastor, IMT-Atlantique)

- Dominique Pastor, Véronique Thomas-Vaslin. Degeneracy models of receptors in biological immune systems. 8èmes journées « Complexité-Désordre », Université Paris Diderot, Oct 2021, Paris, France, Hal-03329345.

Ces études permettent de compléter :

- La modélisation de la dynamique du système immunitaire, afin mieux comprendre les processus d’émergence de la mémoire et de la tolérance dominante, mais aussi l’impact de perturbations de l’environnement et du vieillissement sur la dynamique de ce micro-écosystème, et sa résilience au sein des macro-écosystèmes ;
Voir "An overwiew on modelling T lymphocyte dynamics: from physiology to perturbations of immune system and aging" ;

l’intégration des Micro/macro-écosystèmes.

 

Travaux réalisés avec Auriane Douillet (master 2 gratification de stage ITE)

- Vidéo

- Résumé et poster

- Site Web

ImmunocomplexIT. Understanding the Complexity Of Immune System

 

V. Thomas-Vaslin, Individuation and the Organization in Complex Living Ecosystem: Recursive Integration and Self-assertion by Holon-Lymphocytes. Acta Biotheor. 2020 Mar;68(1):171-199.

J. Vibert, V. Thomas-Vaslin, Modelling T cell proliferation: Dynamics heterogeneity depending on cell differentiation, age, and genetic background. PLoS Comput Biol. 2017 Mar 13;13(3):e1005417

V. Thomas-Vaslin (2015) Complexité multi-échelle du système immunitaire: Evolution, du chaos aux fractales. Le vivant critique et chaotique. Ed. Matériologiques.

D. Pastor, E. Beurier & V. Thomas-Vaslin (2022). A multiplicity of statistical models for modeling the degeneracy of living communicating holons. EPJ Web of Conferences, 263(8th Complexity-Disorder Days 2021), 010006.

Contact

Véronique Thomas-Vaslin

Sorbonne Université,
INSERM UMRS 959  Immunologie, Immunopathologie, Immunothérapie, 

83 Boulevard de l’ Hôpital 75013 Paris