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Matthieu Oricelli -

MathNeuro

Comment répondre à des questions de neurosciences en utilisant la modélisation mathématique, celle-ci pouvant à son tour déboucher sur de nouvelles questions biologiques, cognitives, médicales et mathématiques.
Entretien avec Mathieu Desroches, responsable de l'équipe MathNeuro.

La thématique de l’équipe

L’utilisation de la théorie des systèmes dynamiques déterministes et stochastiques et celle des bifurcations permet d’étudier l'incidence de certains paramètres biologiques sur le comportement des réseaux de neurones. Une application importante de nos travaux est celle de l’étude des rythmes du cerveau, en lien avec des comportements sains comme l’association d’idées ou certaines pathologies comme l’épilepsie ou Alzheimer.

L’évolution du domaine

Le nombre d'équipes dont les thématiques de recherche sont liées aux neurosciences augmente. Il y a un intérêt accru des mathématiciens pour ce domaine du fait de la complexité des problèmes et des possibilités ouvertes par la modélisation. Par ailleurs l’évolution des techniques expérimentales fournit à la fois une masse croissante de données et suscitent de très nombreuses questions nouvelles. Pour le traitement de Parkinson, par exemple, l’implantation d’électrodes dans le cerveau et la stimulation électrique permettent dans certains cas d’arrêter les tremblements; il reste à comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents pour améliorer les traitements et la modélisation peut sans doute aider à y arriver.

Une recherche transdisciplinaire 

C'est un champ de recherche qui fait appel à de très nombreuses compétences.
Notre démarche s’inscrit dans le cercle vertueux :

  1. modélisation (en collaboration avec les neuro-biologistes, les cliniciens ou les spécialistes des sciences cognitives),
  2. analyse mathématique et numérique du modèle
  3. production de prédictions expérimentales et confrontation aux données,
  4. retour sur 1. Les barrières entre spécialistes des différentes disciplines peuvent être difficiles à franchir, mais les efforts pour le faire sont toujours récompensés. Ces interactions sont d’une grande richesse et les synergies qu’elles créent sont indispensables pour mieux comprendre l’objet de notre étude, le fonctionnement des réseaux de neurones et, au delà, celui du cerveau.

De Neuromathcomp à MathNeuro

Aux compétences et à l’expertise de Neuromathcomp en systèmes dynamiques et en calcul stochastique viennent s’ajouter dans MathNeuro celles liées à la thématique des dynamiques à plusieurs échelles de temps c’est-à-dire l’étude de systèmes avec des variables lentes et rapides.
Ces techniques d’analyse s’appliquent naturellement aux neurosciences où les échelles de temps rencontrées varient de la milliseconde pour le neurone à plusieurs années pour les processus cognitifs comme la mémoire.

Mots-clés : Centre de recherche Inria - Sophia Antipolis - Méditerranée Neurosciences Stochastiques

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