Contexte et atouts du poste
Le poste est financé par Inria dans le cadre de l'Action Exploratoire SLIMMEST : Apprentissage statististique du métabolisme du microbiote Intestinal dans le Temps et l'Espace. Il s'agit d'un projet collaboratif - bioinformatique, informatique, mathématiques - impliquant des scientifiques d'Inria et d'INRAE.
Le principal objectif de SLIMMEST est de résoudre un goulet d'étranglement numérique dans la modélisation spatio-temporelle du métabolisme associé au microbiote intestinal humain : le couplage entre les modèles du métabolisme à l'échelle génomique avec la dynamique de la communauté décrite par des modèles EDP (équations à dérivée partielle). La personne recrutée procurera de l'expertise en ingéniérie et développement logiciel dans le contexte bioinformatique et en particulier de la biologie des systèmes, la modélisation du métabolisme microbien et la modélisation à l'échelle de la communauté du métabolisme. Les missions seront notamment le développement d'outils bioinformatiques pour la modélisation et la simplification de réseaux métaboliques afin d'identifier les éléments clefs de l'écosystème. Ceux-ci seront utilisés par le postdoctorant du projet pour le développement de méthodes d'apprentissage et la construction d'un modèle EDP du microbiote intestinal.
La personne recrutée sera membre de l'équipe projet Pleiade, une équipe partagée en Inria et INRAE à Bordeaux. Pleiade est un groupe interdisciplinaire aux frontières de l'informatique, des mathématiques, de la biologie et de la bioinformatique. Un de nos objectifs principaux de recherche est de développer et valider de nouveaux modèles numériques et informatiques pour l'écologie microbienne afin de mieux comprendre les interactions complexes au sein des communautés de micro-organismes également appelés microbiotes.
Missions
La personne recrutée se chargera des développements associés à la partie modélisation métabolique du projet SLIMMEST.
La dynamique d'une communauté microbienne est mise en place par le métabolisme de ses micro-organismes, les interactions entre eux et des interactions spatio-temporelles entre microbes et avec l'environnement. Les modèles mathématiques et bioinformatiques de telles dynamiques sont cruciaux pour construire des hypothèses explicatives des observations biologiques, mais aussi pour prédire l'évolution des écosystèmes, et des pistes pour les guider vers des états souhaitables. SLIMMEST combinera programmation logique et méta-modélisation du métabolisme dans un système passant à l'échelle des communautés du microbiote intestinal.
Les missions de ce poste d’ingénierie sont de développer des méthodes permettant la réduction de réseaux métaboliques dans une communauté. L'objectif est de simplifier le métabolisme d'un écosystème en ciblant les fonctions et les microbes importants en son sein. Les résultats seront utilisés dans les modèles mathématiques construits par le postdoctorant du projet.
Pour cela, il est nécessaire de modéliser le métabolisme de bactéries à partir de leur génome, et connecter ces réseaux à la littérature scientifique sur les voies métaboliques d'intérêts comme celles liées à la production de acides gras à chaîne courte (SCFAs). La simplification du métabolisme sera réalisée grâce au paradigme de programmation logique par ensembles réponses (ASP) via la résolution de problèmes d'optimisation combinatoire. De plus, la personne recrutée contextualisera les résultats de la modélisation mathématique avec sur le contenu des réseaux métaboliques dans une boucle de rétroaction visant à proposer des modèles mécanistiques des prédictions réalisées. En pratique, la personne recrutée travaillera sur des logiciels existants développés dans l'équipe et en développera des nouveaux. La première application du projet sera un modèle du microbiote intestinal murin, l'ambition du projet étant de passer à l'échelle au fur et à mesure de l'avancée.
La personne recrutée collaborera principalement avec les deux scientifiques permanent·es porteur·euses du projet ainsi que le postdoctorant de SLIMMEST. Elle collaborera aussi avec les autres membres de l'équipe Pleiade dans la vie scientifique de l'équipe.