Une approche synergique : associer la modélisation mathématique et l'analyse quantitative d'images pour comprendre la migration cellulaire et la dynamique du cytosquelette au cours de la formation de l'organe olfactif.

Le projet de thèse « IA-Olf-Mod », dirigé par le Dr J. Batut (CBI, Toulouse) en collaboration avec le professeur V. Uhlmann (Zurich), le Dr D. Sage (EPFL, Lausanne) et le Dr D. Sanchez (IMT, Toulouse), associe la manipulation génétique, la modélisation mathématique et l'imagerie guidée par l'intelligence artificielle afin d'étudier la migration cellulaire et la dynamique du cytosquelette au cours de la formation de l'organe olfactif du poisson-zèbre. Chez le poisson-zèbre, l'épithélium olfactif provient de progéniteurs neuronaux 12 heures après la fécondation (hpf) ; la neurogenèse contrôlée par Neurog1 donne naissance à des neurones olfactifs précoces (EONP, 12–24 hpf), des neurones sensoriels olfactifs ciliés (OSNc) et à microvillosités (OSNm, 20 à 48 hpf). La voie de signalisation Cxcl12a/Cxcr4b orchestre la formation de la placode et l'orientation neuronale ; cependant, en l'absence d'une migration adéquate, les neurones GnRH ne peuvent pas atteindre leur cible, conduisant au syndrome de Kallmann. Pour relever ce défi biologique, le principal enjeu technique du projet consiste à traiter des ensembles de données d'imagerie 4D afin de permettre l'annotation automatique des types cellulaires et d'établir des liens entre l'identité cellulaires, leur statut de migration et la dynamique du cytosquelette. L'innovation réside dans le couplage bidirectionnel entre l'analyse d'images et les modèles mathématiques basés sur des agents (ABM) afin d'affiner l'interprétation biologique. Pour y parvenir, le projet s'est fixé trois objectifs principaux : 1) développer des outils open source pour l'annotation et le suivi multi-échelles (types cellulaires, dynamique du cytosquelette) ; 2) intégrer l'analyse d'images à des ABM afin d'affiner l'interprétation biologique ; 3) générer un atlas spatio-temporel en 3D de l'organe olfactif en développement. La méthodologie prévoit l'acquisition de données au CBI, l'étalonnage des ABM et deux séjours de deux mois à l'EPFL. Les résultats attendus – à savoir un pipeline open source, un modèle ABM étalonné et un atlas 3D – nous permettront de comprendre les mécanismes de migration des cellules olfactives associés au syndrome de Kallmann, faisant ainsi progresser notre compréhension des mécanismes de développement et des pathologies tout en générant des outils assistés par l'IA accessible ouvertement tant à la communauté des sciences de la vie qu'à la recherche biomédicale. École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Direction : Julie BATUT Financement : MSCA COFUND BEST