Groupe de Modélisation et Contrôle de Bioprocédés

Thémes de recherche du Groupe de Modélisation et Contrôle de Bioprocédés

Résultats récents en biomodélisation

  • des structures générales de modèles cinétiques applicables à de nombreux types de cultures ;
  • des méthodes d'estimation paramétrique des systèmes de bilans massiques (paramètres cinétiques, paramètres pseudo-stoechiométriques) ;
  • une méthode systématique pour la détermination exhaustive (et la comparaison) de schémas réactionnels au sein desquels les coefficients pseudo-stoechiométriques et les coefficients cinétiques peuvent être identifiés de manière univoque et découplée, et ce sur la seule base d'échantillons de mesure de concentration d'un ensemble donné de constituants;
  • de nouvelles structures hybrides (classique et neuronale), ainsi que des algorithmes d'identification (ou apprentissage) appropriés, pour la modélisation de bioprocédés.

Résultats récents en supervision de bioprocédés

  • l'analyse des propriétés mathématiques et le développement de nouvelles extensions de l'observation d'état basée sur l'identification des conditions initiales les plus vraisemblables (méthode particulièrement bien adaptée à la synthèse de capteurs logiciels pour les bioprocédés et procédés chimiques);
  • le développement de plusieurs formes d'un nouveau type d'observateur d'état (l'observateur hybride), capable d'utiliser partiellement la connaissance du modèle cinétique en fonction de la qualité de celui-ci ;
  • le développement du concept d'identification d'un modèle mathématique en vue de son utilisation au sein d'un observateur d'état: fonction de sensibilité à l'estimation d'état, fonction de coût combinant un critère du maximum de vraisemblance et un critère basé sur cette fonction de sensibilité ;
  • le développement de capteurs logiciels pour les bioprocédés (notamment capteur logiciel de biomasse pour cultures de levures), utilisant la seule instrumentation primaire équipant la majorité des bioréacteurs.

Recherches en cours

  • extensions de la détermination systématique de schémas réactionnels macroscopiques pour des cultures en bioréacteur (pseudo-stoechiométrie quelconque, y compris les systèmes pour lesquels on ne peut pas découpler son identification de celle de la cinétique) ;
  • détermination de nouvelles structures générales de modèle cinétique (linéarisables et incluant les effets de limitation, saturation, inhibition) ;
  • modélisation de l'évolution temporelle de réseaux d'expression des gènes ;
  • détermination en ligne de la qualité et de la reproductibilité de cultures biologiques en bioréacteurs ;
  • mise au point de méthodes de régulation adaptées à des procédés fed-batch de cultures de levures et de cultures de cellules animales.
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