« Décoder l'émergence : des traces aux règles »

Résumé :

L'émergence de la complexité est une caractéristique fascinante de la matière vivante. Les oomycètes phytopathogènes, par exemple, produisent des spores flagellées qui explorent leur environnement à la recherche de sources de nutriments, pour finalement détecter la rhizosphère et atteindre les sites d'infection privilégiés au niveau des racines. Si le comportement d'une zoospore individuelle peut sembler aléatoire, l'exploration à l'échelle de la population obéit à des règles reproductibles qui peuvent être étudiées en combinant l'imagerie in vivo à haut débit, l'analyse quantitative des trajectoires et la modélisation par agents.

Au cours de ce séminaire, je montrerai comment les données expérimentales permettent de déduire directement des règles de motilité locales, et que leur application répétée suffit à reconstituer des schémas d'exploration émergents dans un environnement simple. En m'appuyant sur ce premier travail de modélisation, je présenterai ensuite nos efforts actuels visant à étendre ce cadre, passant d'une modélisation guidée par les données à une découverte de modèles assistée par l'IA.

Des équipes d’agents d’IA spécialisés, alliant raisonnement biologique, mathématiques, programmation et critique des modèles, se voient attribuer des trajectoires expérimentales et sont mises au défi de formuler, de mettre en œuvre, de réfuter et d’affiner des modèles comportementaux alternatifs. Plutôt que d’utiliser l’IA simplement pour analyser des données ou écrire du code, nous cherchons à déterminer si elle peut participer au cycle scientifique itératif lui-même : observation, formulation d’hypothèses, modélisation, prédiction et critique. Ce parcours permet non seulement d’affiner les modèles que nous avons développés précédemment, mais ouvre également la voie à des interactions de plus en plus complexes entre les zoospores et leur environnement. À terme, de telles approches pourraient nous aider à comprendre comment ces agents pathogènes se déplacent dans des environnements pédologiques hétérogènes et interagissent avec la rhizosphère.