09/05/2019

Post-Doc position - MECA Project - Investigation with a numerical model of the mechanochemical couplings between cells and extracellular matrix on the process of anastomosis in angiogenesis

This job offer has expired


  • ORGANISATION/COMPANY
    Université Grenoble Alpes
  • RESEARCH FIELD
    Biological sciences
  • RESEARCHER PROFILE
    Recognised Researcher (R2)
  • APPLICATION DEADLINE
    20/06/2019 17:00 - Europe/Athens
  • LOCATION
    France › Grneoble
  • TYPE OF CONTRACT
    Temporary
  • JOB STATUS
    Full-time
  • HOURS PER WEEK
    35
  • OFFER STARTING DATE
    01/10/2019

MANDATORY REFERENCES:

IDEX PROJECT TITLE: MECA Project - Investigation with a numerical model of the mechanochemical couplings

between cells and extracellular matrix on the process of anastomosis in angiogenesis

JOB PROFILE (Title): Postdoctoral contract

SCIENTIFIC HOSTING DEPARTMENT (LABORATORY’S NAME): Laboratory TIMC-IMAG

SUPERVISER’S NAME: Angélique STEPHANOU

CONTACT: angelique.stephanou@univ-grenoble-alpes.fr

1 Univ. Grenoble Alpes

2

RESEARCH FIELD: Mathematical Biology

RESEARCHER PROFILE:

□ x Recognized researcher (PhD holder not yet fully independent)

□ Established researcher (Researchers who have developed a level of independence)

□ Leading researcher (Researchers leading their research area or fi eld)

JOB PROFILE (Descripti on):

Background and project description

Angiogenesis is the process by which new blood vessels are formed from pre-existing vessels. There are many models

for describing angiogenesis, however, most models focus primarily on biochemical regulation aspects and neglect

mechanical aspects. However, the sole biochemical description does not make it possible to account for the formation

of vascular loops (anastomosis) since the mechanisms at work are essentially mechanical in nature. The objective of

the project is therefore to develop a multi-scale mechano-chemical hybrid model of angiogenesis to specifically

account for the process of anastomosis and to explain it.

The numerical model will be implemented in 2D. The challenge is to provide a coherent description of the biological

system that combines discrete aspects: individual cells that deform and locally alter the matrix; and continuous

aspects: the matrix itself is seen macroscopically as a continuum but microscopically as a network of fibers. This

double micro / macro scale is necessary to account for all the complexity of the system but requires dedicated and

sophisticated numerical modeling techniques. For this, the expertise of the TIMC-IMAG teams – DyCTIM² and

Biommat – will be combined with the multi-scale hybrid modeling of cell-matrix interaction (coupling of partial

differential equations with individual-based systems) in one hand and the modeling of the dynamic behaviour of

biomaterials (elaboration of complex constitutive laws and numerical modeling by finite elements) in the other hand.

We will rely on in vitro experimental data of cells cultured on an extracellular matrix obtained by the Dyfcom team of

LIPhy. This data provides all the biomechanical parameters required for model development. The experimental model

well mastered by this team could then be transposed to the case of endothelial cells to characterize the dynamics of

formation of the vascular loops in a context of vasculogenesis.

This project, which aims to shed light on the process of anastomosis, is of major interest for many vascular

pathologies. In the case of cancer in particular, it could help to identify novel pathways to counter the vascularization

of tumours and prevent their development and the metastatic invasion. This project will more generally provide a

powerful numerical tool to account for cell-matrix interactions to model biological tissues in a range of contexts

(tissue repair, artificial tissue).

Objectives and tasks of the project

The role of the postdoctoral fellow will be to develop and test the mechano-chemical numerical model of cell-matrix

interaction to account for the anastomosis process. She / He will interact with the 3 teams involved in this project and

will have an integrative role.

The various tasks will be to:

1. update or acquire the biology knowledge necessary for the project; to make a state of the art of models

proposing mechano-chemical couplings, in particular in the context of the anastomosis;

2. formulate the different elements of the model at the microscopic (cell-scale) and macroscopic (tissue-scale)

scales and identify any numerical problems;

3. discuss, formulate and integrate constitutive laws that account for the dynamical properties of the matrix

medium;

4. propose and implement numerical resolution methods to integrate the different components of the model and

strategies to manage scale transitions;

5. test the model with numerical simulations and propose numerical test cases to validate it;

6. validate the model quantitatively from the available experimental data;

7. publish the results: numerical methodology and contribution to the understanding of the process of

anastomosis.

RESUME DU PROFIL EN FRANÇAIS :

Contexte et description du projet

L'angiogenèse est le processus par lequel de nouveaux vaisseaux sanguins se forment à partir de vaisseaux

préexistants. Il existe de nombreux modèles pour décrire l'angiogenèse, cependant la plupart des modèles se focalisent

essentiellement sur les aspects de régulations biochimiques et négligent les aspects mécaniques. Or la description

purement biochimique ne permet pas de rendre compte de la formation des boucles vasculaires (anastomose) puisque

les mécanismes à l’oeuvre sont de nature essentiellement mécanique. L'objectif du projet est donc de développer un

modèle hybride mécano-chimique multi-échelles de l’angiogenèse permettant spécifiquement de rendre compte du

processus d'anastomose et de l'expliquer.

Le modèle numérique sera implémenté en 2D. Le challenge est d'apporter une description cohérente du système

biologique qui couple des aspects discrets : cellules individuelles qui déforment et altèrent localement la matrice ; et

des aspects continus : la matrice elle-même est vue macroscopiquement comme un continuum mais

microscopiquement comme un réseau de fibres. Cette double échelle micro/macro est nécessaire pour rendre compte

de toute la complexité du système mais requiert des techniques de modélisation numérique dédiées et sophistiquées.

Pour cela, les expertises des équipes DyCTIM² et Biommat de TIMC-IMAG seront combinées avec respectivement la

modélisation hybride multi-échelle de l'interaction cellules-matrice (couplage d'équations aux dérivées partielles avec

des systèmes individus-centrés) et la modélisation du comportement dynamique de biomatériaux (élaboration de loi de

comportement complexe et modélisation numérique par éléments finis). Nous nous appuierons sur des données

expérimentales in vitro de cellules en culture sur une matrice extracellulaire obtenues par l’équipe Dyfcom du LIPhy.

Ces données fournissent l'ensemble des paramètres biomécaniques nécessaires au développement du modèle. Le

modèle expérimental bien maîtrisé par l’équipe pourra être transposé au cas de cellules endothéliales pour caractériser

la dynamique de formation des ponts vasculaires dans un contexte de vasculogenèse.

Ce projet qui a pour but d'apporter un éclairage sur le processus d'anastomose, présente un intérêt majeur pour de

nombreuses pathologies vasculaires. Dans le cas du cancer en particulier, il pourrait permettre d'identifier de nouvelles

pistes originales pour contrer la vascularisation des tumeurs et empêcher leur développement et l'invasion

métastatique. Ce projet permettra de façon plus générale de disposer d’un outil numérique puissant pour rendre

compte des interactions cellules-matrice pour appréhender la modélisation des tissus biologiques dans des contextes

divers (réparation tissulaire, tissus artificiels).

Objectifs et tâches du projet

La/le postdoctorant(e) aura pour rôle de développer et de tester le modèle numérique mécano-chimique de l'interaction

cellule-matrice pour rendre compte du processus d'anastomose. Elle/Il interagira avec les 3 équipes impliquées dans ce

projet et aura un rôle intégratif.

Ses différentes tâches consisteront à :

1. mettre à jour ou acquérir les connaissances en biologie nécessaires au projet ; faire un état de l'art des modèles

proposant des couplages mécano-chimiques en particulier dans le contexte de l'anastomose ;

2. formuler les différents éléments du modèle aux échelles microscopique (échelle cellulaire) et macroscopique

(échelle tissulaire) et identifier les éventuels problèmes numériques ;

3. discuter, formuler et intégrer les lois de comportement qui rendent compte des propriétés dynamiques du milieu

matriciel ;

4. proposer et implémenter des méthodes de résolution numérique permettant d'intégrer les différentes composantes

du modèle et des stratégies pour gérer les transitions d'échelles ;

5. tester le modèle par la simulation numérique et proposer des cas tests numériques pour le valider ;

6. valider quantitativement le modèle à partir des données expérimentales disponibles ;

7. publier les résultats : méthodologie numérique et apport à la compréhension du processus d'anastomose.

Compétences et qualités requises

· Thèse en biomécanique, biophysique, biomathématiques ou biologie théorique ou autres disciplines connexes

· Expérience en modélisation (modèles multi-agents, automates cellulaires, EDO et EDP, modèles hybrides)

· Intérêt fort pour la biologie avec si possible une expérience dans ce domaine

· Maîtrise de la programmation en C++

· Capacité à programmer sous Matlab et/ou R et idéalement une connaissance du logiciel Ansys

· Excellente maîtrise de l’anglais écrit et oral

· Très bonne capacité rédactionnelle

· Capacité à travailler de façon autonome

· Excellentes compétences pour communiquer dans un environnement interdisciplinaire

Eligibility criteria

ELIGIBILITY CRITERIA

Applicants must hold a PhD degree (or be about to earn one) or have a University degree equivalent to a European

PhD (8-year duration)

Applicants will have to send an application letter in English and attach:

- Their last diploma

- Their CV

- Email addresses of two contacts able to provide a recommendation

Address to send their application to: angelique.stephanou@univ-grenoble-alpes.fr

Selection process

SELECTION PROCEDURE

Application deadline: June 20, 2019 (CET)

Applications will be evaluated through a three-step process:

1. Eligibility check of applications in June 2019

2. 1st round of selection: the applications will be evaluated by a Review Board in June 2019. Results will be

given in July 2019.

3. 2nd round of selection: shortlisted candidates will be invited for an interview session in Grenoble on July

2019.

Additional comments

This work will be realized in collaboration with:

Arnaud Chauvière (TIMC-IMAG / DyCTIM²)

Grégory Chagnon (TIMC-IMAG / Biommat)

Claude Verdier (LIPhy / Dyfcom)

Required languages : english

TYPE of CONTRACT: 18 months

JOB STATUS (Full time or part time): Full time

HOURS PER WEEK: 35

CONTRACT STARTING DATE: as soon as possible and no later than January 1, 2020

APPLICATION DEADLINE: June 20, 2019 or until the position is filled

Offer Requirements

Skills/Qualifications

Skills and qualities required

 Thesis in biomechanics, biophysics, biomathematics or theoretical biology or other related disciplines

 Modelling experience (multi-agent models, cellular automata, ODE and PDE, hybrid models)

 Strong interest in biology with ideally some previous experience in this domain

 Expert in programming in C ++

 Ability to program with Matlab and / or R and ideally some knowledge of Ansys software

 Excellent written and oral proficiency in English

 Very good writing skills

 Ability to work independently

 Excellent communication skills in an interdisciplinary environment

Specific Requirements

Required languages : english

Work location(s)
1 position(s) available at
Université Grenoble Alpes
France
Grneoble

EURAXESS offer ID: 406361

Disclaimer:

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