CrInfoNet - Criticalité et codage efficace dans le réseau rétinien

La théorie de la criticalité au sein des systèmes biologiques est l'une des applications les plus réussies de la physique statistique à la biologie des systèmes. Cette théorie soutient l'hypothèse selon laquelle les systèmes biologiques constitués de milliers, voire de millions de composants en interaction, sont systématiquement positionnés près d'un point critique. Cela concerne aussi bien les séquences d'acides aminés que les troupeaux d'oiseaux, ou encore les réseaux de régulation génétique ou les ensembles de neurones.

Malgré son succès, cette théorie a souvent été critiquée pour ne pas expliciter suffisamment son lien avec la nature du système biologique sous-jacent. Par exemple, dans le cas de la rétine, la criticalité a été testée sur la distribution empirique de l'activité neuronale, sans aucune référence au stimulus visuel, limitant ainsi la capacité de la théorie à rendre compte de la fonction de base de la rétine, c'est-à-dire sa capacité à transmettre l'information visuelle.

Au travers de notre projet, nous souhaiterions proposer un nouveau cadre pour la criticalité au sein des systèmes biologiques en englobant les approches précédentes, tout en permettant de comprendre la criticalité d'un point de vue biologique.

Pour atteindre cet objectif, nous nous appuierons sur les progrès récents de la modélisation informatique fondée sur les données de la réponse rétinienne aux stimuli visuels, puis nous construirons la thermodynamique des activités neuronales dépendantes du stimulus.

La finalité de ce projet est donc de combiner la physique statistique des systèmes de spin, les problèmes inverses appliqués aux données, et les neurosciences computationnelles des systèmes sensoriels, afin de montrer qu'être proche d'un point critique augmente la capacité du système rétinien à transmettre l'information.