Anne Jeannin Anciens Projets
Modélisation de système immunitaire
(Université d'état de New York à Stony Brook) Durant mes recherches post-doctorales, j'ai travaillé à la modélisation de systèmes immunitaires. Je m'intéressais en particulier aux réactions dans les centres germinatifs, ces structures émergentes dans le noeuds lymphoïdes secondaires lors de la réponse immunitaire. C'est dans ces structures que l'affinité des récepteurs des lymphocytes B (dont la forme secrétée est l'anticorps) avec les antigènes va s'affiner, grâce au processus de maturation de l'affinité. L'idée était de considérer le problème de la modélisation sur plusieurs échelles: au niveau mésoscopique, avec les aspects spatiaux propres aux centres germinatifs (migrations des lymphocytes B sous l'effet de signaux chimiques) mais aussi en considérant les intéractions entres cellules dans ces structures (lymphocytes B / lymphocytes T; lymphocytes B / cellules folliculaires dendritiques). À l'échelle sous-cellulaire, un modèle mutationnel est appliqué sur les séquences d'immunoglobulines (Ig) pour prendre en compte les mutations de ces séquences sous l'action de l'enzyme AID (Activation-Induced cytidine Deaminase) et les voies de réparation de l'ADN, error-prone dans le cas des mutations hyper-somatiques des cellules B. L'affinité des Ig est re-évaluée après mutation (intéractions protéine-protéine) et un processus de sélection permet d'"exporter" ou non les cellules B hors du centre germinatif. Ce type d'approche peut permettre de s'interroger sur la diversité du répertoire de gènes permettant de constituer les Ig, la diversité clonale dans les centres germinatifs ou encore sur la distribution des motifs préférentiellement ciblés par l'enzyme AID dans les différents gènes constituant les Ig. Au niveau spatial, cette approche permet par exemple de prendre en compte des phénomènes comme la non-hétérogénéité de la distribution des endosomes dans les cellules B lors de leur division ou encore de considérer la réponse immunitaire sous un angle méta-populations.
Lors de ce post-doc j'ai également participé à la finalisation d'un logiciel pour l'alignement de séquences d'Ig issues de séquençage haut débit.
Simulation numérique de morphogenèse de tissus biologique
(Université de Brest) J’ai travaillé, lors de ma thèse, à la proposition de modèles et d’outils pour la simulation numérique de morphogenèse de tissus. Les technologies utilisées aujourd’hui en biologie moléculaire et cellulaire permettent l’obtention d’un volume important de données et la proposition de modèles qui soient à la fois intégratifs, explicatifs et prédictifs peut permettre d’aller plus loin dans la compréhension des systèmes biologiques. Trois verrous majeurs sont identifiés lorsque l’on souhaite modéliser et simuler des systèmes multi- cellulaires. Le premier concerne le nombre important de cellules qu’il faut considérer et qui, du point de vue de la simulation, requiert une puissance de calcul considérable. Le second concerne les interactions de ces cellules, qui sont à la fois complexes et nombreuses. Enfin, le dernier verrou est celui des différentes échelles à considérer lors de l’étude de systèmes multi-cellulaires. Pour aborder la résolution de ces problématiques, deux stratégies non-exclusives sont à considérer : d’une part, les volumes de données accessibles favorisent les approches de modélisation intégratives et les approches multi-modèles. D’autre part, la puissance de calcul à notre disposition aujourd’hui permet la simulation de modèles complexes et l’émergence de la programmation hétérogène peut faciliter l’exécution de sous-modèles en sélectionnant de manière appropriée différentes plateformes d’exécution. Dans l’optique d’étudier, en simulation, le développement de tissus sains ou pathologiques, nous avons proposé deux éléments distincts. D’une part, un modèle biomécanique de cellule virtuelle qui comprend les principaux mécanismes impliqués dans la morphogenèse de tissus (division, différentiation, adhésion différentielle, migration, signalisation, apoptose, mécanotransduction). D’autre part, une plateforme pour la résolution numérique de modèles complexes, construite en C++/OpenCL et offrant des structures de données et des algorithmes adaptés à une exécution parallèle, a été mise au point. Nous avons mis en œuvre différents cas d’étude afin d’obtenir des éléments de validation du modèle et de la plateforme de simulation.
Dynamique de l'interaction chez des agents en environnement virtuel
(Université de Brest) Les travaux que j’ai réalisés lors de mon master recherche traitent de la question de l’autonomie et de l’interactivité d’agents en environnement virtuel. Les approches existantes pour modéliser des comporte- ments d’agents sont basées sur la définition de règles ou sur du raisonnement mais les agents peuvent alors manquer de réactivité face à des perturbations survenant dans l’environnement. Une manière de gagner en réactivité est la génération dynamique de règles mais nous avons souhaité explorer une approche qui ne nécessite pas d’expliciter les comportements des entités, même dynamiquement, tout en obtenant des comportements adaptatifs et réactifs face à des perturbations survenant dans le système. Nous nous sommes tournés vers des concepts de psychologie cognitive écologique et en particulier vers un approche qui stipule que le couplage de systèmes dynamiques doit permettre l’émergence de comportements et, finalement, l’obtention d’un système se montrant à la fois adaptatif et réactif. Nous avons choisi de mettre en pratique ce concept à travers la modélisation d’une tâche basique, consistant à faire rebondir une balle sur une raquette car cette tâche est un système qui a été bien caractérisé dans le domaine de la psychologie cognitive. Malgré la simplicité de la tâche mise en oeuvre, l’approche originale développée dans ce travail a toutefois permis l’obtention de comportements réactifs et adaptatifs de la part d’entités en environnement virtuel sans que des règles comportementales soient définies dans le système, même dynamiquement.
Publications
- Revues internationales avec comité de lecture
[1] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « Large scale tissue morphogenesis simulation on he- terogenous systems based on a flexible biomechanical cell model », Dans IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics (TCBB), 12(5) :1021-1033, Sept.-Oct. 2015.
[2] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « A software architecture for multi-cellular system simulations on graphics processing units », Acta Biotheoretica, vol. 61, no. 3, pp. 317–327, 2013a.
[3] Buche C., Jeannin-Girardon A. et De Loor P., « Simulation theory and anticipation as a basis for interactive virtual character in an uncertain world. Application to a human-virtual characters interaction for juggling », Computer Animation and Virtual Worlds (CAVW), Computer Animation and Social Agents (CASA’11) Special Issue, 22(2-3) :133-139, 2011.
- Conférences internationales invitées
[4] Rodin V., Jeannin-Girardon A., Sarr A., Rivière J., Fronville A. et Ballet P., « A multi-agent approach for virtual tissue morphogenesis », Dans 2nd Symposium on Complex Biodynamics & Networks, Tsuruoka (Japan), 11-13 may, 2015.
- Conférences internationales
[5] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « In silico study of mechanical stresses at the cellular level during tissue development », Dans 13th IEEE International Conference on BioInformatics and BioEngineering (BIBE 2013), 2013c.
[6] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « An effcient biomechanical cell model to simulate large multi-cellular tissue morphogenesis : application to cell sorting simulation on GPU », Dans 2nd Internatio- nal Conference on Theory and Practice of Natural Computing (TPNC 2013), LNCS volume 8273, pages 96-107, 2013b.
- Ouvrages, chapitres d’ouvrage
[7] Jeannin-Girardon A., Développement d’un modèle logiciel de cellule sur processeurs multi-cœurs pour la simulation de morphogenèse de tissus, thèse de doctorat, Université de Bretagne Occidentale, 2014.
[8] Ballet P., Pothet A., Misevic G., Jeannin-Girardon A., Fronville A. et Rodin V., Une approche multi- agent pour la simulation en biologie cellulaire, Dans Le vivant discret et continu. Modes de représentation en biologie théorique, Eds. Matériologiques chap. 6, p. 155–194, 2013.
[9] Jeannin-Girardon A., Couplage de systèmes dynamiques pour l’émergence de comportement en envi- ronnement virtuel : application au rebond de balle, mémoire de master recherche en informatique, Université de Bretagne Occidentale, http://dumas.ccsd.cnrs.fr/docs/00/63/64/31/PDF/Jeannin-Girardon.pdf, 2011.
- Séminaires nationaux, communications
[10] Jeannin-Girardon A. et Rodin. V, « Gestion efficace des ressources mémoire et de calcul pour l'exécution de systèmes multi-agents sur architectures parallèles avec OpenCL », Compas'2016, Conférence d'Informatique en Parallélisme, Architecture et Système, Session parallélisme #5: Support d'exécution, P5.1, 8 pages, Lorient (France), 5-8 juillet 2016.
[11] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « Simulation biomécanique de cellules virtuelles. Étude in silico de contraintes mécaniques pendant le développement de tissus », Dans 2ème séminaire de l’équipe IHSEV, juillet 2013.
[12] Guevel E., Jeannin-Girardon A. et Dezan C., « Du paramétrage de la granularité du calcul et de la localité des données des implémentations sur GPU - Expérimentations OpenCL », Dans Colloque annuel du GDR SOC-SIP, France, juin 2013.
[13] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « Structure de données optimisée pour la conception de simulation de systèmes multi-cellulaires sur architecture GPU », Dans 2ème journée des doctorants de l’ED SICMA, sept. 2012.
[14] Jeannin-Girardon A., Ballet P. et Rodin V., « Architecture logicielle pour la conception de simulation de systèmes multi-cellulaires sur GPU », Dans 32ème séminaire de la Société Francophone de Biologie Théorique (SFBT 2012), p. 25–26, 2012. [Meilleure présentation : prix Pierre Delattre 2012 décerné conjointement à 3 étudiants en thèse]