Cette demande de bourse de thèse entre dans le cadre d`un projet

Demande bourse Ministère/bourse Région
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Ecole doctorale MIPTIS
Modélisation du microbiote digestif : couplage de la
mécanique des fluides et de la dynamique des populations
microbiennes
Directeur(s) de thèse : Magali Ribot
Equipe d'accueil : MAPMO, Université d'Orléans
Thématique : Cette demande de bourse de thèse entre dans le cadre d'un projet commun avec l'INRA
Jouy-en-Josas sur la modélisation du microbiote intestinal et plus
particulièrement sur l'interaction entre un système de deux fluides, décrivant le
contenu intestinal et le mucus, et les bactéries commensales contenues dans la
couche muqueuse.
Exposé du sujet (en langage vulgarisé) :
Le microbiote intestinal désigne l’ensemble des bactéries qui résident de manière stable dans le côlon humain,
appelées bactéries commensales. Extrêmement riche tant par la diversité des espèces bactériennes qui le
composent que par les fonctions métaboliques qu’il remplit, le microbiote intestinal focalise actuellement des
efforts de recherche importants. Ces recherches visent à caractériser ces espèces, à décrire leur activité
métabolique et les interactions complexes qu’elles entretiennent entre elles et avec l’hôte. Dans l’intestin, les
bactéries commensales interagissent principalement avec deux fluides. D’une part, le contenu intestinal issu des
résidus digestifs transite par le côlon. Il procure l’essentiel des nutriments des microorganismes, qui le
dégradent et produisent des métabolites absorbés par l’épithélium, comme des vitamines, des acides gras et de
l’eau. Cependant, ce transit tend à emporter les bactéries. D’autre part, la muqueuse colique sécrète du mucus,
constitué d’une couche interne visqueuse qui protège l’épithélium des infections, et d’une couche externe moins
visqueuse que certaines bactéries sont capables de pénétrer et de métaboliser.
Le but de la thèse est la modélisation du système complet microbiote - mucus par un système d’équations aux
dérivées partielles et l’obtention de simulations numériques du modèle ainsi obtenu. Deux modèles ont été
développés précédemment : le modèle décrivant le processus de digestion dans l’intestin, à travers la production
d’enzymes, composé d’équations de réaction-advection-diffusion avec un flux simplifié, puis le modèle pour la
dynamique de la couche de mucus, basé sur des équations aux dérivées partielles de type dynamique des fluides.
La thèse sera consacrée au couplage de ces deux modèles et à la simulation numérique du système complet en
utilisant les deux codes déjà disponibles. Le thésard devra également généraliser en géométrie cylindrique, plus
réaliste, les résultats précédents élaborés en géométrie cartésienne. Enfin, des comparaisons avec des résultats
d'expérience fournis par l'INRA sont également prévus.
Ces simulations numériques nous permettront de mener une réflexion sur le modèle proposé et d’étudier
l’influence du développement de la couche de mucus sur le comportement du microbiote intestinal. En
particulier, nous espérons que le couplage des deux systèmes mettra en évidence le maintien des bactéries dans
le système colique à travers l’interaction avec le mucus, ce que ne permettait pas le modèle précédent, à cause
d’une description trop simpliste de la partie fluide.