Ma carrière de chercheur est marquée par une évolution progressive de mes centres d’intérêt, de la physique atomique vers la biologie des systèmes, la biologie quantitative et la recherche en santé. Elle s’est accompagnée d’un élargissement de mes méthodes de travail : initialement centrées sur l’analyse théorique, la modélisation mathématique et la simulation numérique, mes activités intègrent désormais des composantes expérimentales, l’analyse de données biologiques et d’images, ainsi que le développement d’approches technologiques à visée biomédicale. Mon parcours s’est également ouvert à la recherche appliquée, dans des contextes industriels comme médicaux.

Deux périodes charnières structurent cette évolution. En 2006, j’ai réorienté mes recherches vers la biologie des systèmes et la modélisation de processus biologiques. À partir de 2014, j’ai développé des activités associant plus étroitement modélisation, expérimentation et applications en santé. Plus récemment, mes recherches se sont étendues à la biologie quantitative du cancer, à la réponse cellulaire aux stress, au métabolisme et à l’étude de l’hétérogénéité des populations cellulaires.

Cette évolution scientifique se reflète dans mon parcours d’enseignant. Après une spécialisation initiale en mathématiques, mécanique et physique théorique, mes enseignements se sont progressivement orientés vers les sciences expérimentales, la modélisation, l’analyse numérique et les outils technologiques pour la santé. Ma pratique de la recherche dans des environnements interdisciplinaires, associant théoriciens et expérimentateurs, physiciens, biologistes et chercheurs en santé, trouve un prolongement naturel dans mon intérêt pour les pédagogies différenciées, le travail en groupe et l’apprentissage par problèmes.

J’ai obtenu un doctorat de l’Université de Lille en décembre 2004, avec la mention très honorable, à l’issue d’une thèse consacrée à la dynamique quantique dans les potentiels lumineux, réalisée sous la direction de Jean-Claude Garreau et Véronique Zehnlé au laboratoire PhLAM, UMR 8523. Ces travaux théoriques, inscrits dans le domaine des atomes refroidis par laser, m’ont permis d’acquérir de solides compétences en analyse mathématique, en modélisation et en calcul numérique. Après ma thèse, j’ai travaillé à l’Université libre de Bruxelles, au sein du service d’optique non linéaire théorique, en qualité de chercheur à temps plein. En collaboration avec Paul Mandel, j’y ai étudié des propositions théoriques pour la réalisation de matériaux à indice négatif à partir de cohérences quantiques.

Attiré à la fois par l’émergence de la biologie des systèmes et par l’enseignement, j’ai ensuite rejoint le laboratoire PhLAM de l’Université Lille 1, d’abord en qualité d’attaché temporaire d’enseignement et de recherche, puis comme maître de conférences à partir d’octobre 2006. J’ai alors collaboré avec Marc Lefranc au développement d’une nouvelle activité consacrée à la modélisation des horloges circadiennes.

Nous avons notamment proposé une modélisation détaillée de l’horloge circadienne d’Ostreococcus tauri, une microalgue unicellulaire devenue un organisme modèle en chronobiologie. Ces travaux, à l’interface entre biologie, modélisation mathématique et dynamique non linéaire, ont conduit à plusieurs publications portant sur la structure des réseaux de régulation, l’entrainement par les cycles environnementaux, la robustesse et les mécanismes de contrôle des rythmes circadiens.

Depuis 2014, mes recherches se sont principalement développées autour de plusieurs axes complémentaires.

Un premier axe, orienté vers la biologie et la santé, concerne la réponse des cellules humaines aux stress, définis comme des perturbations préjudiciables de leur environnement. L’objectif est de comprendre et de prédire les mécanismes d’adaptation, les transitions phénotypiques et la mort cellulaire. Ces travaux combinent des investigations expérimentales, que je contribue à coordonner, et des approches théoriques reposant sur la modélisation mathématique, la simulation numérique et l’analyse quantitative des données.

Une attention particulière est portée à l’hétérogénéité des populations cellulaires. La réponse à un même stress peut en effet varier fortement d’une cellule à l’autre, en fonction de leur état physiologique, de leur environnement et de leur histoire. La prise en compte de cette variabilité est essentielle pour mieux comprendre la résistance cellulaire et pour définir avec précision les conditions conduisant à une perte de viabilité. Ces questions présentent un intérêt direct pour la compréhension des réponses aux traitements anticancéreux.

Un deuxième axe concerne le métabolisme cellulaire et sa régulation, notamment dans le contexte du stress oxydant. Ces recherches s’appuient sur la modélisation cinétique des réseaux métaboliques, l’analyse de contrôle métabolique, l’analyse de flux et l’exploitation de données de métabolomique et de marquage isotopique. Elles visent à comprendre comment plusieurs mécanismes de régulation coopèrent pour maintenir l’homéostasie redox et réorienter les flux métaboliques, en particulier au sein de la voie des pentoses phosphates.

Ces travaux ont notamment porté sur la modélisation quantitative de la réponse de cette voie au stress oxydant, sur l’étude de la coopération et de la complémentarité entre régulations métaboliques, ainsi que sur le développement de méthodes stochastiques pour l’analyse dynamique des flux à partir de traceurs isotopiques. Ils prolongent mon intérêt pour les systèmes dynamiques biologiques en l’appliquant à des questions de métabolisme, d’adaptation cellulaire et de biologie du cancer.

Un troisième axe, orienté vers les technologies pour la santé, concerne l’optofluidique, qui associe l’optique et la microfluidique afin d’observer, de trier ou d’agir de manière contrôlée sur des cellules vivantes. Cette activité a été initiée dans le cadre d’un projet de recherche industriel mené avec une entreprise de biotechnologie, puis renforcée par ma participation au projet européen ERC Nanobubble entre 2015 et 2020.

Dans ce cadre, j’ai contribué au développement de méthodes de photoporation à haut débit dans des dispositifs microfluidiques. Ces approches utilisent l’interaction entre des impulsions laser, des nanoparticules et les membranes cellulaires pour permettre l’introduction de molécules dans les cellules. Les travaux les plus récents ont notamment conduit au développement d’un dispositif optofluidique permettant la transfection de cellules en flux tout en limitant leur contact direct avec les nanoparticules.

Mon implication dans ces différentes activités porte sur la définition des stratégies de recherche, la conception des modèles, la planification des expériences, l’analyse des données et des images, la rédaction des publications et des rapports scientifiques, ainsi que l’encadrement d’étudiants, de doctorants et de chercheurs postdoctoraux. Elle s’inscrit aujourd’hui dans un environnement résolument interdisciplinaire, à l’interface de la physique, des mathématiques, de la biologie et de la recherche médicale.

En parallèle de mes activités de recherche, je me suis pleinement investi dans l’enseignement au département de physique, principalement dans les domaines de la mécanique, des outils mathématiques, de la modélisation et de la pratique expérimentale. J’ai participé activement à la création et à la rénovation des ressources pédagogiques, notamment par la réécriture et la réorganisation de fiches de travaux dirigés et de travaux pratiques, la création de nouveaux cours et de nouveaux dispositifs expérimentaux, ainsi que le montage de modules de formation.

J’ai également contribué à l’élaboration de plusieurs maquettes d’enseignement, notamment en 2010, 2015 et 2020, ainsi qu’à la création de nouvelles formations. Parmi celles-ci figurent un dispositif de remédiation en première année dans le cadre d’une licence organisée sur quatre ans, ainsi que le master interdisciplinaire Life Sciences and Technologies, consacré aux interfaces entre sciences physiques, sciences du vivant et technologies pour la santé.

Mon parcours associe ainsi recherche fondamentale, recherche appliquée et innovation pédagogique. Il repose sur une même démarche : mobiliser les concepts et les outils de la physique, des mathématiques et de l’analyse quantitative afin de comprendre les systèmes biologiques, de développer de nouvelles méthodes expérimentales et de former les étudiants à travailler dans des contextes scientifiques interdisciplinaires.