Modeling dynamical systems in biology

La modélisation mathématique et les simulations numériques permettent d'étudier les comportements dynamiques des systèmes biologiques. Nous introduirons les concepts théoriques nécéssaires à l'élaboration et à l'analyse de tels modèles mathématiques: cinétique chimique et enzymatique, équations différentielles non-linéaires, analyse de stabilité, espace des phases, bifurcations, attracteurs. Le développement de modèles sera ensuite illustré pour différents processus cellulaires: réseaux de régulation génétiques, réseaux métaboliques, signalisation cellulaire. Une attention particulière sera donnée aux liens entre circuits de régulation et comportements dynamiques (homéostasie, oscillations, multi-stabilité). Certains systèmes seront étudiés à l'aide de simulations numériques sur ordinateur. Une introduction à la modélisation métabolique (5h) sera donnée par Karoline Faust (KU Leuven).

Introduction à la modélisation des processus dynamiques en biologie: Montrer comment les modèles mathématiques permettent de saisir le comportement des systèmes biologiques aux niveaux moléculaire et cellulaire.

Cours ayant celui-ci comme co-requis

Cours théorique + exercices + travaux pratiques sur ordinateur

Contribution au profil d'enseignement

• S'approprier les concepts et les connaissances fondamentales d'informatique et de biologie nécessaires à l'élaboration de projets bioinformatiques ou de modélisation.
• Maîtriser les approches mathématiques, statistiques et informatiques sur lesquelles se fondent les études bioinformatiques et de modélisation.
• Comprendre l'abstraction et son rôle dans l'élaboration d'une théorie ou d'un modèle.
• Comprendre comment se dégage un concept à partir d'observations.
• S’inscrire dans une démarche rigoureuse, innovante et interdisciplinaire.

Références, bibliographie et lectures recommandées

• Brian Ingalls (2018) Mathematical Modeling in Systems Biology: An Introduction (MIT Press)
• Uri Alon (2019) An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits (Chapman & Hall/CRC Computational Biology Series) 

Support(s) de cours

• Université virtuelle

Contacts

Didier Gonze

Email: dgonze@ulb.ac.be
Tel: 5730
Bureau: Campus Plaine, Bâtiment NO, Local 2.0.5.214

Campus

Plaine

Méthode(s) d'évaluation

• Examen écrit

Examen écrit

Examen écrit

Langue(s) d'évaluation

• anglais