Thèse Déplacement Collectif dans un Environnement Dynamique Modélisation Mésoscopique pour Prédire les Densités des Animaux H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries Laboratoire de recherche : CRCA - Centre de Recherches sur la Cognition Animale Direction de la thèse : Christian JOST ORCID 0000000331213001 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 L'exploration de l'espace et le fourragement sont des activités clés pour le succès évolutif d'une espèce. Dans le cas des insectes sociaux ces deux activités se font souvent en collectif et dans un environnement hétérogène et dynamique (soit par l'activité des insectes, soit par des facteurs exogènes). Notre équipe travaille sur la modélisation de ce type de phénomène, ancré dans une approche expérimentale, afin de comprendre l'organisation spatio-temporelle de ces activités. Une spécificité de notre équipe est de travailler à l'échelle mésoscopique qui permet de traduire le comportement individuel par une équation de Boltzmann. Cette approche permet de s'aranchir d'approximations nécessaires à l'étude de la diusion à l'échelle macroscopique. Le modèle de déplacement mis en oeuvre pour calculer la densité d'individus est ensuite reformulé sous la forme d'une espérance pour être évaluée par un algorithme de Monte Carlo. Grace à ce travail expérimental et théorique nous disposons déjà de modèles de déplacement (du type individu centré/mésoscopique) et d'interaction (entre individus et avec l'environnement) pour la fourmi Lasius niger et le termite Procornitermes araujoi. Nous avancerons en 3 étapes: (1) simulation de l'exploration dans un environnement homogène mais avec des capacités cognitives avancées des individus, (2) exploration dans un environnement hétérogène (et dynamique) pour des raisons exogènes (couplage linéaire), et (3) exploration dans un environnement hétérogène et dynamique par le biais de l'activité des individus (couplage non-linéaire, c'est à cette étape où le comportement collectif entre en jeu, par exemple par la formation de pistes de phéromones). Les
cas (2) et (3) nécessitent de mettre en oeuvre des algorithmes à collisions nulles employés notamment pour accélérer les simulations dans le domaine du transport radiatif. Ce travail nous permettra aussi d'évaluer le potentiel d'accélération numérique de cette technique à d'autres échelles biologiques ou la modélisation/simulation joue un rôle grandissant (paysage ou au contraire cellulaire/organismique). Cette thèse interdisciplinaire entre physique et biologie s'adresse à des étudiants avec une formation en physique ou en biologie quantitative. La modélisation et la simulation de l'activité d'exploration dans un environnement hétérogène est nécessaire pour mieux comprendre la dynamique spatio-temporelle de cette activité biologique. Une thèse qui vient de se terminer a permis d'un coté de produire pleins de données expérimentales dont l'analyse et l'exploitation doivent être approfondie, et de l'autre coté a ouvert des perspectives au niveau modélisation et simulation Monte Carlo pour permettre une prédiction et exploration efficace des dynamiques spatio-temporelles résultantes. Simulation d'une activité biologique (exploration) dans un environnement hétérogène et dynamique (pour des raison endogènes ou exogènes) pour prédire la distribution spatio-temporelle de la population.

Bac +5 en physique ou en biologie quantitative ou en ingénierie (dynamique des fluides et transferts énergétique)