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Maignan, Sébastien. Study of conditions for the emergence of cellular communication using self-adaptive multi-agent systems

Maignan, Sébastien (2018). Study of conditions for the emergence of cellular communication using self-adaptive multi-agent systems.

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Résumé en francais

Les cellules sont des entités complexes qui interagissent pour former des organismes supérieurs avec des comportements émergents. Pour coordonner leurs actions, les cellules utilisent des molécules messagères qui influencent le comportement de leur environnement cellulaire. Cette communication peut prendre la forme d'ordres simples ou complexes et dépendants de diverses conditions internes et externes. L'émergence de ces protocoles de communication est au centre de cette thèse ainsi que sa nature, simple ou structurée comme un langage. Un système multi-agents adaptatif (AMAS) est développé pour étudier les conditions nécessaires à l'émergence de la coopération et de la communication dans le contexte des tissus multicellulaires. A partir d'un modèle simpliste de cellule eucaryote, le comportement de l'agent cellulaire est développé et l'évolution du système global est explorée pour identifier les conditions minimales et nécessaires à l'apparition de la communication. La difficulté par rapport à d'autres systèmes multi-agents réside dans les interactions limitées entre les agents, puisque tout échange d'informations doit passer par l'environnement des cellules, en tant que molécules. A cet égard, la coordination cellulaire dépend de nombreux facteurs tels que la diffusion ou la stabilité chimique des molécules. L'un des défis de cette étude est de trouver une méthodologie de simulation qui n'introduit pas de biais vers le comportement attendu du système, à savoir la communication. Cela impose d'éviter toute méthodologie utilisant des fonctions globales de fitness comme les réseaux neuronaux ou les algorithmes génétiques. Un autre défi est l'exploration de l'espace de paramètres du système qui croît de façon exponentielle avec sa taille. Il doit être efficace et sans parti pris. Le paradigme de coopération utilisé dans le cadre d'AMAS est bien adapté à cette tâche et permet des temps de simulation raisonnables. Ce manuscrit présente l'état de l'art des simulations multicellulaires et leur utilisation potentielle dans ce contexte. Ensuite, le système AMAS est développé étape par étape pour explorer les conditions de l'émergence de la communication. A chaque étape, l'efficacité de la méthodologie est discutée et les résultats expérimentaux sont présentés pour vérifier que l'approche n'introduit pas de biais.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Glize, Pierre
Bernon, Carole
Ecole doctorale:Mathématiques, informatique, télécommunications de Toulouse (MITT)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT), UMR 5505
Mots-clés libres :Système multi-agent - Autoadaptation - Communication - Cellules
Sujets :Informatique
Déposé le :15 Nov 2018 10:00