GdR d'animation Stic Santé


D. Riveline (Université Joseph Fourier, Grenoble), "Nucléation et croissance de contacts cellulaires."



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D. Riveline (Université Joseph Fourier, Grenoble), "Nucléation et croissance de contacts cellulaires."


  • D. Isabey (INSERM, Créteil) "Rigidité, tension interne et structure 3D du cytosquelette de cellules adhérentes: de l’expérience aux modèles"



    JT- A2. Journée du 2-12-2004 : "Modélisation mathématique en cardiologie : Application à la clinique" organisateur: Alfredo Hernandez. (participants : 26)

    L'objectif de cette journée est d'initier une réflexion au sein du GdR sur les questions cliniques posées en cardiologie, hors imagerie, en les articulant avec les travaux de nature plus fondamentale et les méthodes de modélisation mathématique. Comme pour les autres groupes de travail de ce GdR, le souhait est de réunir les cliniciens et les chercheurs concernés par ces questions afin de pouvoir, dans un second temps, cibler les thèmes et les interventions pouvant faire l'objet d'une prochaine réunion. Cette première journée vise donc à :


    • Identifier quelques problèmes d'actualité qui se posent en cardiologie aux niveaux moléculaire, cellulaire et jusqu'à la clinique, pour lesquels la modélisation peut être utile.

    • Faire un point sur la modélisation des activités électriques et mécaniques cardiaques, avec une importance particulière sur les potentialités cliniques de ces méthodes.



    • Créer un débat autour de ces thèmes et identifier les collaborations possibles sur des sujets venant compléter cette journée.
    Programme :

    1. J-L COATRIEUX Introduction et présentation de la journée

    2. I. BARO (L'institut du thorax, INSERM U533. Nantes) "De la protéine au malade dans les arythmies cardiaques"

    3. P. MABO (Département de cardiologie et maladies vasculaires. CHU de Pontchaillou. Rennes) "L'ischémie et ses conséquences sur la mécanique cardiaque"

      1. HERNANDEZ, G. CARRAULT (LTSI. INSERM U-642 Université de Rennes 1) "Modélisation multiformalisme de l'activité électrique cardiaque"

    4. J. OHAYON (Laboratoire TIMC-IMAG – UJF. UMR CNRS 5525) "Modélisation du Comportement Pseudo-Actif du Réseau de Collagène intra-Myocardique"

    5. R. RIEU (IRPHE UMR CNRS 6594. EGIM. Marseille) "Modélisation in vitro des cavités du coeur gauche"


    A l'issu de cette journée : une collaboration entre l'Institut du Thorax et le laboratoire LTSI-Rennes. Deux réunions ont été réalisées pour présenter les travaux de chaque équipe et identifier des sujets de recherche d'intérêt commun : l'une à Nantes, le 7/2/2005 et l'autre à Rennes, le 11/3/2005. Le premier sujet de recherche identifié, qui est actuellement en cours de développement, concerne l'analyse long-terme du contrôle du système cardiovasculaire par le système nerveux autonome sur des souris wild-type et knock-out (F. Charpentier - A. Hernández). Un second sujet concerne l'utilisation de modèles physiologiques pour l'assistance à l'interprétation des potentiels d'action cardiaques enregistrés en laboratoire d'électrophysiologie à Nantes et pour la préparation d'expériences (I. Baro - A. Hernández).


    Actions


    Groupe de Travail (à partir d'avril 2004) sur "Le développement de langages de 'markup' (XML) au service de la modélisation des systèmes intégrés". Coordinateur : S.R. Thomas. Dans l'intérêt de démocratiser la démarche de modélisation, de favoriser l'échange, le partage et la validation de modèles, et de faciliter la diffusion et le partage des résultats, il est souhaitable de développer un langage standardisé de description de modèles biologiques. Des efforts dans ce sens sont en cours pour des modèles de réseaux biochimiques et de transport cellulaire (CellML, SBML), mais leur utilité ne s'étend pas au niveaux supra-cellulaire d'intégration. Nous voulons étendre cet outil dans ce sens, afin de l'appliquer à nos domaines de recherche très variés, e.g., le métabolisme des mitochondries, la physiologie rénale ou cardiaque, la physiopathologie pulmonaire, les maladies cardiovasculaires...
    Participants :

    Ville/Labo

    Nombre

    Bordeaux (Inserm U688, EMI9937 ; Univ. Bordeaux 2)

    4

    Grenoble (TIMC-IMAG CNRS)

    3

    Lyon (EA643 Faculté RTH Laennec)

    5

    Oxford (UK)

    1

    Poitiers (Inserm E0324)

    2

    Rennes (Inserm E9934)

    3

    Ile-de-France (CNRS FRE 2873, Evry)

    3

    Montpellier (CNRS UMR 5160)

    1

    totale

    22



    Produit de l'Action : DAEML -- un langage de markup XML minimaliste (et plus général que CellML et SBML) pour le partage d'un système d'équations DAE (c.à.d. équations différentielles ordinaires et/ou algébriques) décrivant un modèle mathématique, avec entrée par un interface web. Présenté à deux congrès internationaux. Article en soumission : N. Parisey, M. Beurton-Aimar, & S.R. Thomas, "Storage and re-usability of Physiological Models using a Differential Algebraic Equations Markup Language (DAEML) and associated tools." Cellular and Molecular Biology

    Conclusions sur le bilan 2003-2006

    L'Action (Groupe de Travail) sur les langages de Markup, qui a trouvé au sein du GdR le précieux soutien dont il avait besoin pour avancer, est un exemple du rôle clé que peut jouer notre GdR pour offrir l’opportunité à des petits groupes dispersés à travers l'hexagone de se réunir autour d'un sujet qui les concerne tous à travers leurs disciplines très variées. Le produit de cette action s'ajoute à la trousse d'outils génériques qui serviront aux grands projets de modélisation systémique qui dépassent maintenant le cadre national.



    Toutefois, malgré les excellentes journées thématiques qui ont bien démontré l'utilité de réunir médecins, biologistes et modélisateurs sur des sujets d'importance en physiopathologie et santé, on peut néanmoins noter la difficulté que nous avons eu à inciter la communauté de modélisation appliquée à la santé à profiter du GdR. Néanmoins, plusieurs tendances actuelles signalent un changement sur ce plan qui promet une activité plus importante à partir de 2006-2007, notamment la volonté à Bruxelles de promouvoir des concepts comme le VPH (Virtual Physiological Human) et le projet Physiome, l'e-Health, e-Inclusion, (domotique etc...), et, enfin, l'organisation de la communauté des mathématiciens modélisateurs en biologie (comme en témoigne une demande de GdR en Section 01 du CNRS). Notre GdR s’inscrit dans cette démarche dès 2006 et aura tout naturellement un rôle clé à jouer à l'avenir, vu sa position interdisciplinaire unique en Europe.


    Prévisions 2006


    Journées Thématiques prévues :


    • "Modélisation en Cancérologie" 26-27 Sept. 2006 (Org. : B. Ribba & J. Clairambault, Lyon)

    Biomathematicians working on cancer modelling have been extensively developing a large number of theoretical frameworks. On the other side and often far from these theoretical efforts, biologists, clinicians and the players of therapeutic innovation in oncology have to deal with realistic complexity that traditional and experimental approaches alone can not afford to sort out. Lyon and its area, through the Cancéropôle CLARA, constitute a great environment to promote links and collaborations between multidisciplinary researches in oncology, from theory to clinic. During the meeting, international leader teams in mathematical modelling of cancer growth and therapy will face to practical issues in oncology reported by academic and industrial specialists. The workshop is organized for those mathematicians and computer scientists who have the motivation to solve “real-world” problems in oncology and those biologists and clinicians who are convinced that therapeutic innovation must be supported by rational and optimized approaches.


    • "Modélisation mathématique en cardiologie" (suite de la JT d'A. Hernandez) (description à compléter)




    • "Modélisation formelle appliquée à l'interprétation de l'imagerie fonctionnelle (cérébrale et autres)" Automne 2006 (Org. : R. Costalat, A. Aubert, Paris/Evry) - à organiser en concertation avec le Thème B (Signaux, Images...).

    Les techniques de imagerie fonctionnelle jouent un rôle majeur dans l'évaluation de l'état de certains organes, que ce soit chez le sujet sain ou chez le sujet atteint d'une maladie. Ces techniques incluent notamment l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), la tomographie par émission de positons (TEP), les méthodes électrophysiologiques ainsi que la spectroscopie par résonance magnétique (SRM). Toutes ces méthodes d'imagerie fonctionnelle sont très différentes de par la nature du signal enregistré et leurs résolutions temporelle et spatiale, et les grandeurs mesurées sont reliées à l'activité cellulaire ou tissulaire par des mécanismes physiologiques variés. Les méthodes électrophysiologiques sont ainsi basées sur des modifications des potentiels et courants ioniques, l’IRMf et la TEP, sur les variations locales du flux sanguin et du métabolisme qui accompagnent l'activité, la SRM est, elle, directement liée à la mesure des concentrations de métabolites et des vitesses des réactions biochimiques. Une des gageures actuelles est d'intégrer dans un cadre unifié et cohérent les données obtenues par ces différentes techniques, et si possible de tirer parti de leur complémentarité lors d'une utilisation couplée.

    Une des étapes essentielles conduisant à cet effort d'intégration passe par une compréhension des processus physiologiques et de leurs répercussions sur les signaux mesurés. Or, les mécanismes physiologiques et biochimiques mis en jeu restent difficiles à explorer et surtout à quantifier. Une modélisation quantitative de ces mécanismes constitue un outil intéressant pour formuler des hypothèses physiologiques et biochimiques, dans l’optique d’interpréter les données expérimentales et cliniques, et de mettre en place de nouveaux protocoles. Par exemple, pour le cas de l'imagerie fonctionelle du cerveau, il existe actuellement dans la littérature plusieurs modèles mathématiques spécialisés dans la modélisation de l’électrophysiologie, du métabolisme énergétique, des échanges à travers la barrière hémato-encéphalique, ou des processus hémodynamiques.

    Cette journée thématique a pour but de réunir cliniciens, biologistes, modélisateurs et imageurs autour de ces questions sur plusieurs organes, dans l'espoir de tisser de nouveaux liens de collaboration.


    • Projet de journée thématique : Approche intégrative du processus cancereux (Org. : G. Barlovatz, Evry) automne 2006

    L'approche expérimentale du cancer est un domaine pour lequel les données ne manquent pas. Plus de 21000 articles caractérisant différents aspects du cancer ou proposant des méthodes diagnostiques ou thérapeutiques sont parus en 2001 (R. Gatenby & Ph. Maini, Nature, vol 42), et pourtant il n'existe pratiquement pas de modèle théorique global permettant de comprendre ou traiter toutes ces données.

    Nous pourrions d'une part, faire le point de ce qui est développé en France dans le domaine, à différentes échelles (organismes, organes et tissus, cellules, molécules et évidement gènes) ; et d'autre part tenter de faire émerger des propositions de modélisation portées par le GdR dans ce domaine.

    Nous pourrions inviter, entre autres, Philip Maini (Oxford, UK) pour un exposé à cette réunion.

    Journée Thématique transversale avec tous les Thèmes du GdR :



    • Virtual Physiological Human/ Physiome, avec STEP (Strategy for the European Physiome, un projet roadmap Européen) - Automne 2006 (Org. : SR Thomas, Evry) (description à suivre)


    Nouvelles Actions à démarrer en 2006 :


    Action transversale avec thème C :

    • Bases de données pour la modélisation — ontologies spécifiques

    Action transversale aux autres thèmes du GdR:

    • liaisons EuroPhysiome/VPH et identification de "stakeholders" français (y inclus industriels) (ouverte en 2006)




    Publications Thème A :





    1. Blesius A, Chabaud S, Cucherat M, Mismetti P, Boissel JP, Nony P. (2006). Compliance-guided therapy : a new insight into the potential role of clinical pharmacologists. Clin Pharmacokinet. 45:95-104

    2. Dronne M.A., Boissel J.P., Grenier E. (2006). A mathematical model of ion movements in grey matter during a stroke. Journal of Theoretical Biology 240:599-615

    3. Ribba, B., P. Tracqui, J.-L. Boix, J.-P. Boissel and S. R. Thomas (2006). "Generic database for modeling - QxDB: A generic database to support mathematical modeling in biology." Philosophical Transactions of Royal Society Series A on 'Biomathematical Modelling'. (in press).

    4. Mazière P ., Parisey N., Aimar M. and Molina F. (2006). Formal description of TCA cycle based on elementary bricks of action. J. Biociences (in press)

    5. Thierry, Alain R., Francois Kepes, Patrick Amar, Georgia Barlovatz, Gilles Bernot, Marie Beurton-Aimar, Marie Dutreix, Jean-Louis Giavitto, Janine Guespin, Jean-Pierre Mazat, Vic Norris, Vincent Schafter, Philippe Tracqui, Christophe Godin and Franck Molina (2006). Modelling of biological complex systems in the context of genomics. An account of a multidisciplinary thematic seminar held in Montpellier (France) in April 2005, . Journal of Biological Physics and Chemistry (in press)

    6. Thomas, S. R. (2006). "Modelling and simulation of the kidney." Journal of Biological Physics and Chemistry (in press).

    7. Thomas, S. R., A. T. Layton, H. E. Layton and L. C. Moore (2006). "Kidney modelling: status and perspectives." Proceedings of IEEE (in press).

    8. Thomas, S. R., F. Tahi, P. Harris and A. Lonie (2006). The renal physiome project. IN: Proceedings of the 3rd IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, Arlington, IEEE.

    9. Bakiri, S., M.-A. Dronne, S. R. Thomas and F. Gueyffier (2005). "La modélisation des interactions en pharmacologie~: un outil d'intégration des connaissances complexes." Arch Mal C'ur Vais 98: 61.

    10. Boissel JP, Cucherat M, Nony P, Dronne MA, Kassai B, Chabaud S. (2005). [New approaches in pharmacology: numerical modelling and simulation]; Therapie 60:1-15

    11. Defontaine, A., A. I. Hernández, and G. Carrault (2005). "Multi-formalism Modelling of Cardiac Tissues," Lecture Notes in Computer Science - FIMH 35:394-403.

    12. Dronne MA, Boissel JP, Grenier E. (2005). A mathematical model of ion movements in grey matter during a stroke. J Theor Biol Dec 17; [Epub ahead of print]

    13. Le Rolle, V., A. I. Hernández, P.-Y. Richard, J. Buisson, and G. Carrault (2005). "Modélisation du système cardiovasculaire à base de Bond Graph," ITBM-RMB 26:243-246.

    14. Mazière, Pierre & Franck Molina (2005). BioPsi langage de description de données fonctionnelles. RIAMS p.49

    15. Amar, Patrick, Georgia Barlovatz, Gilles Bernot, Christine Froidevaux, Jean-Louis Giavitto, Janine Guespin, François Kepes, Franck Molina, Victor Norris, Philippe Tracqui, Vincent Schächter (2004). Modelling and simulating biological processes in the genomic era: an account of a multidisciplinary thematic school held in Évry (France) in April 2004. Journal of Biological Physics and Chemistry 2(4):4

    16. Defontaine, A., A. I. Hernández, and G. Carrault (2004). "Multi-formalism modelling and simulation: application to cardiac modelling," Acta Biotheoretica 52:273-90.

    17. Dronne MA, Boissel JP, Grenier E, Gilquin H, Cucherat M, Hommel M, Barbier E, Bricca G. (2004). Mathematical modelling of an ischemic stroke: an integrative approach. Acta Biotheor. 52:255-72

    18. Dzodic, V., S. Hervy, D. Fritsch, H. Khalfallah, M. Thereau and S. R. Thomas (2004). "Web-based tools for quantitative renal physiology." Cellular and Molecular Biology 50(7): 795-800.

    19. Khirani, S., L. Biot, P. Lavagne, A. Duguet, T. Similowski and P. Baconnier (2004). "Identification of a non-linear model as a new method to detect expiratory airflow limitation in mechanically ventilated patients." Acta Biotheor 52(4): 241-54.

    20. Leblanc, B., A. Coulet, E. André, F. Molina, and J.P Leonetti (2004). EDE: processing and the exchange of data issued from the low to medium throughput screening of chemical libraries. Biotechniques 37(2):223-5.

    21. Maziere, P., C. Granier, and F. Molina (2004). A biological processes description scheme based on elementary bricks of action. J. Mol. Biol. 339:77-88

    22. Thibault, S., P. Calabrese, G. Benchetrit and P. Baconnier (2004). "Effects of resistive loading on breathing variability non linear analysis and modelling approaches." Adv Exp Med Biol 551: 293-8.



    Thème B : Mise à l'épreuve des systèmes de traitement


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