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Chaire Modélisation mathématique et biodiversité : quand les mathématiques se mettent au service de la compréhension de la vie
Rencontre de la Chaire MMB chez Veolia le 21 novembre 2025.
La Chaire MMB vise à créer une synergie entre les mathématiques appliquées et les sciences de la vie pour mieux comprendre la complexité des écosystèmes et des dynamiques de population. Ses travaux, qui ont donné lieu à plus de 600 publications dans des revues scientifiques internationales de renom, abordent notamment des problématiques telles que l’évolution adaptative, la dynamique de communautés, la résilience des systèmes biologiques et la construction de scénarios prédictifs pour la biodiversité.
Les chercheuses et les chercheurs de la Chaire à l’honneur
Lancée au départ par quelques chercheurs, la Chaire fédère maintenant près de 150 membres, impliqués à des degrés divers, qui se retrouvent régulièrement lors de workshops tous les deux mois et de l’École de recherche annuelle, accueillant chaque année plus de 70 participants, autour de problématiques majeures liées à la biodiversité. Aujourd’hui, la Chaire s’est pleinement développée et fonctionne comme un véritable institut de recherche « sans murs ».
Cette dynamique scientifique nationale est portée à l’École polytechnique par Sylvie Méléard, professeure à l’École polytechnique, directrice de recherche au Centre de Mathématiques Appliquées (CMAP*) et spécialiste des probabilités appliquées à l’écologie, ayant développé des modèles mathématiques innovants pour analyser les dynamiques adaptatives et les interactions complexes au sein des populations. En 2024, elle a été distinguée par le prix Irène Joliot-Curie – Femme scientifique de l’année, soulignant son rôle central dans le rayonnement et la structuration de la recherche interdisciplinaire.
Lorsque nous avons créé la Chaire Modélisation Mathématique et Biodiversité en 2009, c’était dans un esprit résolument novateur, avec le souhait de regrouper des communautés (Mathématiques et Ecologie) qui se parlaient très peu autour d’une thématique commune : la Biodiversité. À cette époque, peu d’initiatives allaient dans ce sens. Au fil du temps, nous avons réussi à construire un réseau dense et vivant d’interactions entre mathématiques, écologie et biologie.
À ses côtés, Marie Doumic, co-responsable de la Chaire, ingénieure en chef des Ponts et Forêts, apporte son expertise en tant que responsable de l’équipe-projet Inria MERGE (Mathematics for Evolution, Reproduction, Growth and Emergence). Sa contribution est essentielle pour renforcer l’approche interdisciplinaire de la Chaire et soutenir le développement de ses projets de recherche et de formation.
Autre illustration de l’excellence interdisciplinaire portée par l’École polytechnique, Jean-René Chazottes, mathématicien engagé, spécialiste des systèmes dynamiques et des processus aléatoires, membre de la Chaire et rattaché au Centre de Physique Théorique (CPHT*), il développe des approches théoriques fondamentales appliquées à l’étude des dynamiques de population et des phénomènes de résilience écologique. Pour Jean-René Chazottes, « la modélisation mathématique sert avant tout à comprendre comment fonctionnent les dynamiques de population et la biodiversité ».
En partant de ce qui se passe à l’échelle des individus - naissances, morts, interactions entre espèces – elle permet de faire émerger des phénomènes globaux comme la coexistence des espèces, la stabilité d’un écosystème ou au contraire sa fragilité, tout en mettant en évidence le rôle central du hasard et des fluctuations qui paraissent mineures. Ces modèles permettent d’explorer des situations qu’on ne peut pas facilement tester dans la réalité, par exemple l’impact de perturbations environnementales ou du changement climatique, non pour prédire l’avenir, mais pour identifier des seuils critiques.
Jean-René Chazottes participe régulièrement aux échanges scientifiques de la Chaire, notamment à travers les rencontres et séminaires, contribuant ainsi à nourrir le dialogue entre mathématiques et sciences du vivant et à structurer des collaborations scientifiques à l’échelle nationale.
La modélisation mathématique c’est aussi un outil de dialogue. Elle fournit un langage commun qui permet aux biologistes, aux écologues et aux mathématiciens de travailler ensemble et de mieux appréhender la complexité du vivant.
Par ailleurs, la Chaire MMB accorde une place essentielle à la formation et à l’accompagnement des jeunes chercheurs. Depuis sa création, elle a soutenu 16 thèses et 15 postdoctorats, couvrant des thématiques clés telles que l’évolution, l’extinction, les interactions multi-espèces ainsi que les comportements stochastiques des populations.
Parmi eux, Adélie Erard, doctorante au Laboratoire Mathématiques Appliquées à Paris 5, dont la thèse est co-encadrée par Raphaël Lachièze-Rey, probabiliste à l'Inria Paris, et Romain Lorrillière, écologue au Muséum national d'Histoire naturelle, étudie la construction d’outils statistiques puissants pour l'étude de population qui ont pour objectifs d'être utilisables par les écologues. Sa thèse est soutenue par la Chaire MMB.
Le dialogue entre Mathématiques et Sciences du Vivant est très stimulant, car il me permet de travailler sur des questions à la fois théoriques et fortement ancrées dans le réel. Cette double approche est très motivante.
Rencontres scientifiques : un espace d’échanges et de fertilisation
En plus des projets de recherche soutenus par la Chaire, les rencontres scientifiques constituent un pilier essentiel de l’action de la Chaire MMB. Organisées régulièrement, elles offrent un espace d’échanges à l’échelle nationale, réunissant des chercheurs ainsi que des partenaires institutionnels et industriels.
Au cours des derniers mois, la Chaire a ainsi organisé plusieurs temps forts :
- le 13 octobre 2025, une rencontre accueillie au Collège de France, illustrant le rayonnement académique et la reconnaissance institutionnelle de la Chaire ;
- le 21 novembre 2025, une journée d’échanges organisée en partenariat avec Veolia, mettant en lumière les liens étroits entre recherche fondamentale et enjeux opérationnels.
La dynamique s'est poursuivie avec la rencontre du 26 janvier 2026, organisée à l’École polytechnique en collaboration avec EDF Lab. Fidèles à l’esprit de la Chaire, ces rencontres sont des moments privilégiés de dialogue et de fertilisation croisée, où les participants confrontent leurs approches et partagent leurs avancées scientifiques.
Les rencontres de la Chaire ont lieu très régulièrement depuis plus de quinze ans, c'est sur le temps long que la compréhension s'est construite, des enjeux communs se sont précisés, une culture commune s'est consolidée. Nous avons appris à travailler ensemble, à enrichir notre raisonnement d'approches très différentes, à sortir de notre "zone de confort" disciplinaire. Grâce à cela, beaucoup de collaborations ont vu le jour, des idées nouvelles ont émergé et une vraie camaraderie s'est développée. C'est à la fois très fructueux et très chaleureux.
La Chaire soutient également des programmes d’enseignement d’envergure. Dans ce cadre, elle organise une École de printemps annuelle à Aussois, offrant une formation intensive sur les outils mathématiques et leurs applications à la biodiversité, et rassemblant un public international de chercheurs et d’étudiants. La prochaine école se tiendra du 14 au 19 juin 2026.
À la croisée des mathématiques et des sciences du vivant, la Chaire Modélisation Mathématique et Biodiversité s’affirme aujourd’hui comme une communauté scientifique interdisciplinaire unique en France. Par la richesse de ses recherches, de ses actions de formation et de ses rencontres, elle contribue activement à mieux comprendre – et mieux préserver - la biodiversité dans un monde en profonde mutation.
*CMAP : une unité mixte de recherche CNRS, Inria, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France
*CPHT : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris