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Maxime Estavoyer

Post-doctorant en Mathématiques Appliquées et Modélisation Biologique

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En novembre 2024, j'ai soutenu une thèse de mathématiques appliquées, débutée en février 2022, sous la direction de Thomas Lepoutre, dans le cadre du projet ANR Plume, dirigé par Marie Manceau.

Depuis avril 2025, j'effectue un post-doctorat sous la direction de Matthias Merkel à Marseille, où je travaille sur la modélisation mathématique de l'embryogenèse.

Mon domaine de recherche se concentre principalement sur la modélisation mathématique de phénomènes biologiques, en mettant particulièrement l'accent sur l'émergence de motifs stationnaires périodiques dans l'espace et l'analyse des ondes progressives pour des systèmes de réaction-diffusion et des modèles cinétiques non linéaires. Ces systèmes peuvent comporter certaines particularités, comme par exemple, des interactions non locales, de la diffusion biaisée ou l'ajout d'une variable structurelle.

Campus de Luminy, 163 Av. de Luminy, 13009 Marseille

Mes travaux récents

Schéma de plumes d'oiseaux

Crédit image: Aulehla Lab

Etude de la formation des motifs morphogénétiques

En collaboration avec Matthias Merkel.

Résumé : La formation de motifs est un processus fondamental du développement, résultant de l'action combinée de la motilité cellulaire, de la régulation génique, de la dynamique de division et de l'apoptose. Toutefois, quantifier la contribution de chacun de ces facteurs à l'émergence de structures spatiales demeure un défi. Nous avons développé une méthode basée sur une décomposition en modes de Bessel-Fourier pour évaluer ces contributions. L'application de cette approche à des agrégats de cellules souches exprimant Brachyury, ainsi qu'à des modèles à base d'agents simulant divers scénarios de formation de motifs, révèle une interaction complexe entre ces processus. En reliant les trajectoires individuelles aux structures collectives, notre méthode constitue un outil puissant pour décrypter la dynamique sous-jacente à la formation de motifs au cours de la morphogenèse.

Mise en place temporelle d’un pré-pattern contrôlant les rayures chez l’oiseau

En collaboration avec l'équipe de Marie Manceau, notamment sa doctorante Coline Hermine.

Résumé : Les rayures jaunes et noires du plumage dorsal des jeunes gallinacés résultent de la manière dont les cellules pigmentaires répondent à des signaux de position envoyés plusieurs jours avant le début de la pigmentation. En combinant comparaisons entre espèces, expériences ex vivo, modélisation mathématique et tests fonctionnels in vivo, nous montrons que le gène de pigmentation Agouti est exprimé en deux vagues successives. Une première vague trace un « pré-pattern » dans le derme en réduisant localement le nombre de progéniteurs de mélanocytes à l’emplacement des futures rayures jaunes. Une seconde vague, plus tardive, agit dans les follicules de plumes en freinant la différenciation des mélanocytes et en modulant le type de mélanine produite. Ensemble, ces actions relient des repères embryonnaires précoces à l’activité tardive de cellules spécialisées et suffisent à générer l’alternance de rayures jaunes et noires. De simples variations du moment, du niveau ou de la durée d’expression d’Agouti offrent ainsi un mécanisme permettant de faire évoluer la largeur, la couleur et la structure des rayures entre espèces de gallinacés.

Schéma de plumes d'oiseaux

Crédit image: Manceau Lab

Schéma de plumes d'oiseaux

Crédit image: Manceau Lab

Modélisation de l’arrangement des follicules plumeux

Article [9] : En collaboration avec Thomas Lepoutre et l'équipe de Marie Manceau.

Résumé : Au cours de la morphogenèse aviaire, les follicules plumeux émergent rangée par rangée suivant une vague médio-latérale, via un processus en deux étapes : une densification du derme rendant le tissu compétent, puis la formation d’agrégats cellulaires menant aux futurs follicules. À l’aide d’un modèle réaction–diffusion–chimio­tactisme combiné à une analyse linéaire et faiblement non linéaire, nous obtenons des formules explicites pour les vitesses de compétence et d’émergence. Les simulations montrent que lorsque la vitesse d’émergence dépasse celle de la compétence, les follicules se synchronisent sur cette dernière, tandis que la compétence reste indépendante de l’émergence. Cette approche fournit une estimation précise du rythme et de l’organisation spatiale des follicules dans un tissu initialement naïf.

Modélisation de l'invasion de la bactérie prédatrice Myxococcus xanthus

En collaboration avec Thomas Lepoutre, Vincent Calvez et l'équipe de Tâm Mignot.

Résumé : Dans ce projet, nous étudions la dynamique d’invasion de la bactérie prédatrice Myxococcus xanthus, dont les populations présentent une organisation hétérogène : des bactéries isolées en tête de front et des clusters plus rapides dans son sillage, reflétant la coexistence de deux modes de motilité, aventureuse et sociale. Pour décrire ce phénomène, nous utilisons plusieurs modèles complémentaires, allant de systèmes réaction–diffusion (discrets ou structurés en taille) à un modèle de transport-réaction intégrant la persistance du mouvement. Ces approches révèlent l’existence de seuils critiques dans le rapport de motilité entre isolés et clusters, séparant différents régimes de propagation, ainsi que des transitions possibles entre vitesses « normales » et « anormales ». Enfin, les simulations reproduisent des tendances expérimentales, notamment les effets synergiques entre les deux motilités et l’augmentation de la vitesse d’invasion lorsque la disparité entre isolés et clusters est suffisamment marquée.

Schéma de plumes d'oiseaux

Crédit image: Mignot Lab


Publications/Preprints

Filtrer :

[9] Maxime Estavoyer, Thomas Lepoutre et Marie Manceau : Mathematical modeling of dermal competence and cellular aggregation effects on feather follicle emergence speed, Journal of Theoretical Biology, 2025. [Lien]

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[8] Maxime Estavoyer : A reaction telegraph model reveals synergy between motility strategies in Myxococcus xanthus predation, preprint, 2025. [Lien]

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[7] M. Estavoyer, M. Banerjee, N. Torres, J. Blohm, L. Pujo-Menjouet : Spatial pattern analysis of an Aβ-monomer model with inflammation processes for Alzheimer’s disease, Mathematical Modelling of Natural Phenomena, 2025. [Lien]

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[6] M. Estavoyer, M. Dufeu, G. Ranson, S. Lefort, T. Voeltzel, V. Maguer-Satta, O. Gandrillon, T. Lepoutre : Modeling relaxation experiments with a mechanistic model of gene expression, BMC Bioinformatics, 2024. [Lien]

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[5] Maxime Estavoyer et Thomas Lepoutre : Travelling waves for a fast reaction limit of a discrete coagulation-fragmentation model with diffusion and proliferation, Journal of Mathematical Biology, 2024. [Lien]

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[3] J. Restier-Verlet et al. : Accelerated Aging Effects Observed In Vitro after an Exposure to Gamma-Rays Delivered at Very Low and Continuous Dose-Rate Equivalent to 1–5 Weeks in International Space Station, Cells 2024. [Lien]

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[2] B. Jumentier, C-C. Barrot, M. Estavoyer, J. Tost, B. Heude, O. François, J. Lepeule : High-Dimensional Mediation Analysis: A New Method Applied to Maternal Smoking, Placental DNA Methylation, and Birth Outcomes, Environmental health perspectives, 2023. [Lien]

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[1] Maxime Estavoyer et Olivier François : Theoretical Analysis of Principal Components in an Umbrella Model of Intraspecific Evolution, Theoretical Population Biology, 2022. [Lien]

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Proceedings

[4] V. Calvez, A. El Abdouni, M. Estavoyer, I. Madrid, J. Olivier, M. Tournus : Regime switching on the propagation speed of travelling waves of some size-structured Myxobacteria population models, ESAIM: Proceedings and Surveys, 2024. [Lien]

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Thèse

Maxime Estavoyer, Propagation et émergence de motifs en biologie, sous la direction de Thomas Lepoutre, 2024. [Lien]