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« Mon ambition, renforcer les ponts entre les mathématiques et la biologie »

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Portrait de LabEx

Spécialiste de modélisation mathématique, Vincent Calvez mène ses travaux au sein de l’Unité de Mathématiques Pures et Appliquées, membre du LabEx MILYON. Récompensé par une médaille de bronze du CNRS, qui salue le premier travail d’un chercheur, il décrypte le comportement des bactéries, à la croisée des mathématiques et de la biologie.


Sur quoi portent vos travaux ?

Les migrations des colonies de bactéries : les équations que j’étudie servent à comprendre comment les bactéries communiquent entre elles pour se déplacer. Je travaille sur le cas d’une bactérie connue pour ses mouvements collectifs, Escherichia coli, mais mes travaux peuvent s’appliquer à d’autres espèces.

Quel est l’enjeu de vos recherches ?

A horizon lointain, il peut s’agir de contribuer à lutter contre certaines maladies comme les maladies nosocomiales ou bien de mieux comprendre la propagation de certaines tumeurs. Toutefois, même si je travaille en grande proximité avec les biologistes, ma contribution reste indirecte : je fais de la science fondamentale.

Concrètement comment travaillez-vous ?

Nous partons d’une expérience célèbre qui remonte aux années 1960 : un grand nombre de bactéries est placé dans un tube à essai en présence de glucose. On observe comment la colonie se déplace pour manger le glucose. Les bactéries migrent en bande organisée, signe qu’elles ont la faculté de communiquer entre elles. Ma mission, c’est de « mettre en équation » le problème biologique, de le traduire en modèles mathématiques, pour répondre aux interrogations des biologistes. J’effectue mes calculs de deux façons : par ordinateur quand les formules sont trop complexes, ou au tableau.

A quel stade en est la recherche ?
Les nouvelles méthodes expérimentales nous permettent aujourd’hui de travailler de façon beaucoup plus pointue, à une échelle microscopique. Grâce cette meilleure résolution, j’ai développé un modèle mathématique plus précis que celui proposé dans les années 1970. Il nous a permis de décrire exactement le déplacement de la colonie. Celui-ci prend la forme d'une onde de propagation : les bactéries restent proches les unes des autres et communiquent « chimiquement » au moyen d'un acide aminé. Il nous reste encore de nombreux éléments à comprendre. On pourrait, par exemple, prédire par le calcul la vitesse de déplacement de la colonie, ou la largeur de sa bande, ou encore, son parcours si on perturbe son environnement.

Que vous apporte le LabEx MILYON ?
Ce dispositif nous permet d’organiser des cycles de conférences. En 2013, nous avons monté un « trimestre thématique» sur les mathématiques appliquées aux sciences du vivant. Nous avions une grande souplesse dans le choix des participants et des thèmes et avons convié des chercheurs d’autres disciplines, notamment des physiciens et des biologistes. Cet événement a été un vrai tremplin. Il a renforcé les synergies scientifiques - déjà fortes à Lyon - sur ces questions. Il en ressort de nouvelles collaborations. Par exemple, avec des biologistes de l’évolution à Montpellier, nous allons notamment plancher sur la dégénérescence des organismes liée à l’âge.

Quel autre intérêt présente le LabEx ?

Il encourage fortement la diffusion des mathématiques en direction des scolaires et du public. La Maison des Mathématiques et de l’Informatique a ainsi ouvert l’an dernier, à Lyon. Une autre de nos actions phares est l’exposition itinérante MathαLyon, que nous organisons chaque année dans une dizaine d’établissements de l’académie de Lyon : des chercheurs viennent animer dans les écoles des ateliers ludiques autour des mathématiques.

Qu’est-ce-qui vous passionne le plus dans votre travail ?
L’interdisciplinarité, le dialogue avec les autres chercheurs. La biologie me fascine. Mon ambition, c’est de renforcer les ponts entre cette discipline et les mathématiques. Cela vaut le coup que les biologistes mettent le nez dans nos formules… même si cela demande un effort de partager le même langage. Le LabEx nous permet de construire une confiance mutuelle. C’est indispensable si l’on veut avancer ensemble.


Propos recueillis par Caroline Hamon.

Thématique : Portrait de LabEx


Le LabEx MILYON

Le LabEX MILYON fédère les mathématiciens et informaticiens fondamentaux de Lyon autour de 3 activités principales : la recherche fondamentale et la modélisation ; l'appui à de nouvelles filières innovantes d'enseignement supérieur ; l'interaction avec la société par la diffusion de la culture scientifique auprès du grand public.

MILYON regroupe trois unités mixtes de recherche – l’Institut Camille Jordan (ICJ), l’Unité de mathématiques pures et appliquées (UMPA) et le Laboratoire de l'informatique du parallélisme (LIP) – représentant 350 chercheurs environ.

Contact

Petru Mironecsu,
responsable LabEx MILYON
mironescu@math.univ-lyon1.fr