Stage M1/M2 Informatique – Développement C++ pour simulation interactive et modélisation d’interactions plante–pathogène

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Vous intègrerez le laboratoire de Mathématiques et Informatique Appliqués de Toulouse (MIAT), structurée en 4 axes thématiques (Axe ASAP : Axe Statistique et APprentissage; Axe BioComp : Biologie computationnelle; Axe DecA : Decision-making Agents; Axe OpTeam : Optimisation pour les Sciences du Vivant). L'unité compte près de 50 membres, développant des méthodes et des programmes en statistique, machine learning, et informatique.

Environnement de travail, missions et activités

Contexte scientifique et enjeux :
La réponse immunitaire des plantes se distingue de celle des animaux par le fait que toutes les cellules végétales sont immunocompétentes, c’est-à-dire capables de réagir à une attaque pathogène. Cette caractéristique entraîne une forte structuration spatiale des réponses immunitaires et fait de la régulation de l’immunité un déterminant clé du phénotype de résistance.
Face à certains champignons nécrotrophes (notamment Sclerotinia sclerotiorum, responsable de la pourriture blanche), les plantes déclenchent une résistance quantitative (QDR – Quantitative Disease Resistance), dont les mécanismes dynamiques restent encore peu explorés dans leurs dimensions spatiales et temporelles.
Le projet TEMPLATE vise à mieux comprendre ces dynamiques en développant des modèles de simulation à l’échelle cellulaire et multicellulaire, capables de représenter les interactions entre une colonie de mycélium pathogène et le tissu foliaire de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Pour explorer ces phénomènes complexes, le laboratoire met en œuvre une approche de simulation informatique à événements discrets (formalisme DEVS), réputée pour sa modularité et sa reproductibilité. L’ambition est de proposer un environnement de modélisation et de simulation interactive associant directement l’expérimentateur, l’objet biologique et le modèle numérique.

Objectif du stage :
Le stage a pour objectif de développer un module d’interfaçage entre un simulateur à événements discrets temps réel et une interface graphique 3D interactive afin de permettre :
• la visualisation en temps réel de la dynamique des cellules et des processus biologiques simulés,
• la manipulation directe des paramètres de simulation par l’utilisateur,
• la synchronisation bidirectionnelle entre le moteur de simulation et la scène graphique.
Ce travail s’inscrit dans la création d’un environnement intégré de simulation interactive destiné à accompagner les biologistes dans leurs explorations expérimentales.

Travail attendu :
1. Prise en main du moteur de simulation DEVS développé au laboratoire.
2. Conception de l’architecture d’interfaçage entre le moteur de simulation et un moteur graphique 3D (Unreal Engine, Unity ou Gobot).
3. Développement en C++20 des modules de communication et de synchronisation temps réel.
4. Intégration graphique et réalisation d’une démonstration illustrant la propagation d’un champignon pathogène dans un tissu végétal simulé.
5. (Optionnel) Étude de performance et pistes d’optimisation pour la simulation interactive de modèles complexes.

Environnement technique :
• Langage : C++20
• Moteur graphique : Gobot, Unity, Unreal Engine (à définir)
• Outils : CMake, Git, Visual Studio / Qt Creator
• Systèmes : Linux, MacOS ou Windows
• Cadre scientifique : modélisation d’interactions plante–pathogène (A. thaliana / S. sclerotiorum), formalisme DEVS

 

Formations et compétences recherchées

Étudiant(e) en Master 1 ou Master 2 Informatique (ou formation équivalente) présentant :
• une bonne maîtrise du langage C++,
• un intérêt pour la simulation temps réel, la modélisation scientifique ou la visualisation 3D,
• de la curiosité pour les applications interdisciplinaires entre informatique et biologie,
• autonomie, rigueur et sens de l’expérimentation.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation