PAM: Particle automata model in simulation of Fusarium graminearum pathogen expansion

De par leurs multiples échelles et leur complexité inhérente, les systèmes biologiques constituent un énorme défi pour la modélisation informatique et les paradigmes de modélisation classiques. Nous présentons une nouvelle approche de modélisation par automates particulaires que nous appliquons pour créer un modèle tridimensionnel de l’infection du blé par le Fusarium graminearum. Le système constitué de la plante hôte et des cellules du pathogène Fusarium peut être représenté par un ensemble de particules distinctes définies par une série d’attributs. Les cellules-particules interagissent dans le modèle en imitant la résistance mécanique des parois cellulaires et la coalescence de cellules. Les particules peuvent se déplacer, et certains de leurs attributs peuvent être modifiés selon des règles établies. Les règles peuvent représenter les échelles cellulaires d’un système complexe, tandis que le modèle intégré d’automates particulaires simule son comportement multi ‐échelle global. Nous montrons que, grâce à sa capacité à imiter les interactions mécaniques des cellules apicales du Fusarium avec le tissu de l’hôte, le modèle peut simuler de façon réaliste les propriétés de pénétration du processus de colonisation des tissus de l’hôte par le Fusarium et représenter des scénarios d’invasion verticale et latérale. La concordance qualitative entre les résultats de simulation et les micrographies obtenues dans le cadre d’expériences en laboratoire est encourageante.