Groupe de Travail «MCS-Bio» :

MODÉLISATION ET COMMMANDE DE SYSTÈMES BIOLOGIQUES

Journée du lundi 16 décembre 2002

Exposé de Daniel CLAUDE

Modélisation et Commande de Rythmes Biologiques

RYTHMES BIOLOGIQUES

- ASPECT TEMPOREL

Échelle de la milliseconde à plusieurs années

· Rythmes ultradiens - circadiens - infradiens

· Rythmes endogènes

· Rythmes exogènes

· Rythmes entraînés - synchronisation - résonance

· Couplage d'oscillateurs

- ASPECT SPATIAL

Échelle du nano au macro

· Processus de réaction-diffusion

· Nanomoteurs

· Couplage d'oscillateurs (symétries spatio-temporelles)

· Multitude d'interactions

- ASPECT DYNAMIQUE

· Déterministe bruité

· Stochastique

· Dynamiques lentes-rapides

· Systèmes auto-organisés critiques

· Couplages activation-inhibition

MODÉLISATION DES RYTHMES BIOLOGIQUES

- DYNAMIQUES

· Équations différentielles ordinaires

· Équations aux dérivées partielles

· Équations stochastiques

· Exposants non entiers

- PARTICULARITÉS

· Retard dans une boucle

· Hystérésis

· Bifurcations

· Bifurcations de Hopf

· Plusieurs bassins d'attraction

- CLASSIFICATION

· Périodique

· Quasi-périodique

· Presque périodique

· Chaotique

· Stochastique

- ESTIMATION

· Observabilité

· Identifiabilité

· Variabilité paramétrique non gaussienne

COMMANDE

- TYPE

· Électrique

· Pharmacologique

· Magnétique

· Nutriments

· Lumière

· Chaleur

· Radiations

· Activité-repos

· Psychologique

- CARACTÉRISTIQUE

· Boucle ouverte

· Robuste

· Horizon glissant

· Feedforward

· Feedback

· Transitoire

· Périodique

- OBJECTIFS

· Amélioration des performances

· Du pathologique au physiologique

- SCHÉMA D'ADMINISTRATION

· Bolus

· Intermittent

· Constant

· Forme du schéma

L'exposé repose sur les articles suivants :

· Le rapport de recherche INRIA N° 4238, aout 2001, 72 pages

(http://www.inria.fr/rrrt/rr-4238.html)

· Le preprint :

F. ROUGIER, D. CLAUDE, M. MAURIN, A. SEDOGLAVIC, M. DUCHER,
S. CORVAISIER, R.W. JELLIFFE, P. MAIRE, Aminoglycoside Nephrotoxicity: Modeling, Simulation and Control, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Vol. 47, N° 3, to appear March 2003.

· Les articles suivants :

A. GOLDBETER, D. CLAUDE, Time-patterned drug administration: insights from a modeling approach, Chronobiol. Internat., 19(1) : 157-175, 2002.

P. MAIRE, S. CORVAISIER, F. ROUGIER, D. CLAUDE, M. DUCHER,
X. BARBAUT, N. BLEYSAC, M. BOUVIER D'YVOIRE, M.-A. CONFESSON, G. CARRET, M. MAURIN, F. JEHL, J.-C. THALABARD, R. W. JELLIFFE, Pharmacocinétique / pharmacodynamie clinique des antibiotiques, chapitre 35 du Précis de Bactériologie Clinique, J. Freney, F. Renaud, W. Hansen, C. Bollet éditeurs, 4-ème édition, Éditions Eska, Paris et Alexandre Lacassagne, Lyon, à paraître 2003.