Motivations et contenu scientifique

Les conférences et cours proposés concernent trois communautés de chercheurs travaillant sur la modélisation du vivant par EDP par EDO (dynamique des populations, génomique, ... ) ou par Analyse Stochastique. Les cours concerneront aussi bien les aspects mathématiques et le développement de méthodes numériques que l'utilisation de la simulation numérique pour la compréhension des phénomènes biologiques.

L'objectif de cette école est de réunir les meilleurs spécialistes du domaine afin d'échanger les résultats les plus récents et, de permettre aux étudiants des différents masters de mathématiques au Maghreb, de rencontrer ces spécialistes, afin de leur faire découvrir de nouveaux champs d'applications des mathématiques pas encore assez présents en Afrique du Nord.

Cette école permettra la diffusion du savoir et du savoir faire des laboratoires participants (en modélisation, écologie des populations, …) et le développement de la collaboration entre les laboratoires des pays voisins permettant aux jeunes chercheurs de disposer d’expertises scientifiques pluridisciplinaires impliquant typiquement de la biologie et des mathématiques, Le but étant de mener des recherches pluridisciplinaires (biotechnologie, écologie, économie de l'eau, modélisation, automatique, mathématiques, ...) pour l’élaboration et l’étude mathématique des modèles des bioprocédés en vue de mettre au point des systèmes de traitement efficaces, économes en énergie.

Un des aspects abordés concernera l’étude mathématique, la modélisation des bioprocédés, l’observation et le contrôle optimal des écosystèmes microbiens et des procédés biologiques. Les cours portant sur cet axe des biomathématiques permettront l'acquisition des connaissances pour étudier et mener des recherches sur de nouveaux procédés de dépollution ; ils visent à mieux comprendre le fonctionnement des réacteurs biologiques (Chémostat, SBR, …) et à présenter des modèles adaptés aux nouveaux bioprocédés de dépollution.

La modélisation stochastique représente une rupture thématique porteuse d’un très important potentiel scientifique et susceptible d’apporter des solutions dans les cas où les approches déterministes classiques montrent leurs limites. Une partie des cours de cette école portera sur les techniques développées avec les approches stochastiques, plus robustes aux bruits, aux erreurs de modélisation ainsi que sur les techniques de contrôle stochastique.

Impact de l'Ecole sur l'activité scientifique en Tunisie

Plusieurs équipes de recherche ont une activité de recherche dans le domaine des biomathématiques. Au LAMSIN, l'équipe « Systèmes dynamiques en biologie » compte aujourd'hui une dizaine de chercheurs et fait partie du réseau TREASURE https://project.inria.fr/treasure/. Ce réseau s'intéresse au couplage de bioréacteurs de digestion anaérobie et de membranes pour la réutilisation des eaux usées en agriculture. L’élaboration et l’étude mathématique des modèles des bioprocédés contribuent à la compréhension et au contrôle des écosystèmes. L’intérêt est de chercher des solutions pour des problèmes d’actualité en développant des méthodes et techniques mathématiques et numériques qui permettent d'étudier et de modéliser les phénomènes et processus biologiques. Certains bioprocédés « classiques » ne sont pas adaptés aux climats semi-arides. Il faut donc développer de nouveaux procédés en couplant traitement et valorisation (recyclage de l’eau et valorisation des co-produits, éventuellement par production de bio-énergie).

Les bioprocédés étant caractérisés par des mécanismes complexes et non-linéaires, leur compréhension ne peut être entière qu'avec des modèles mathématiques. La modélisation des procédés et le développement d’algorithmes de contrôle sont des enjeux très importants pour optimiser ces nouveaux procédés. De par la grande diversité des composants des systèmes étudiés, cette étude ne peut se faire qu’en collaboration entre mathématiciens de différentes équipes de recherche.

Un intérêt majeur de cette école est lié à la modélisation stochastique. Le développement d’une démarche stochastique, en extension aux modèles déterministes classiquement développés dans le domaine, contribuera à modéliser les dynamiques de compétition dans les communautés bactériennes grâce à la théorie des jeux: l’évolution des bactéries peut en effet être décrite comme un « jeu évolutionnaire ». De même, il y a grand intérêt à développer des techniques d’identification et de contrôle adaptées à ces modèles stochastiques. L’identification de ces systèmes doit en effet tenir compte de l’aléa, comme par exemple dans le développement de capteurs logiciels, enjeu majeur des biotechnologies.

Articulation de l'Ecole CIMPA autour du CARI

L'Ecole de recherche que nous nous proposons d'organiser sera jumelée avec le CARI 2016 qui se déroulera la seconde semaine à Tunis, et les informations sur l'Ecole seront affichés sur le site du CARI : www.cari-info.org. 2 conférences plénières du CARI’16 seront effectuées par les conférenciers du tutoriel et 3 autres conférenciers du tutoriel participerons dans le cadre des mini-symposiums ou sessions parallèles. L'Ecole CIMPA totalisera 36 h de cours ( 6 cours de 6 heures). 2 conférences invitées (du CARI) seront données sur des sujets de l'école. 3 séances (i.e., 12 présentations) de workshop seront organisées sur les thèmes de l'école.

Présentation de l’institution qui organise l’école de recherche

Fondée en 1968, l’Ecole Nationale des Ingénieurs de Tunis (www.enit.rnu.tn) est la doyenne des écoles d’ingénieurs de Tunisie. Depuis sa création, elle n’a cessé d’être investie de missions nationales déterminantes. Polytechnique de vocation, elle a fourni au jeune état tunisien qui venait de recouvrir son indépendance, ses hauts cadres techniques qui ont jeté les bases de l'infrastructure civile et industrielle (production électrique, usines, barrages, réseaux routiers, ouvrages, etc.). L'ENIT a adopté depuis quelques années, une stratégie de Double-diplômation sélective avec des écoles étrangères de grande réputation, qui lui permet de rester en contact avec des systèmes compétitifs et aux élèves d'envisager une ouverture internationale motivante (ENSTA, Ponts et chaussées, Arts et métiers, Mines, ..).

L'ENIT abrite une école doctorale (Sciences et Techniques de l’Ingénieur) de sept doctorats et neuf mastères de recherche encadrant plus de 1200 inscrits accueillis dans une vingtaine de Laboratoires et Unités de recherche. Un staff d'enseignants chercheurs de plus de 160 universitaires permanents et de 50 professionnels ingénieurs vacataires auquel vient s’ajouter, chaque année, une cinquantaine de professeurs visiteurs non résidents liés à l’école par des conventions de coopération.

- Le nombre de participants tournera autour d'une cinquantaine d'auditeurs.