Muriel Boulakia : les mathématiques appliquées au domaine biomédical
Muriel Boulakia est professeure des universités, enseignante-chercheuse au Laboratoire de mathématiques de Versailles (LMV – Univ. Paris-Saclay, UVSQ, CNRS). De l’analyse des problèmes d'interaction fluide-structure à celle des méthodes numériques pour les problèmes inverses, ses travaux s’appliquent au secteur biomédical et pharmacologique, ses domaines de prédilection.
Muriel Boulakia obtient sa maîtrise de mathématiques à l'Université de Versailles - Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) en 1999. Elle intègre ensuite l'antenne de Bretagne de l’École normale supérieure de Cachan (aujourd’hui ENS Rennes) en réussissant le concours en troisième année. En 2000, elle obtient l'agrégation de mathématiques, puis se spécialise en analyse numérique et équations aux dérivées partielles en réalisant un DEA (l’équivalent d’un master 2 recherche) dans ce domaine à l’Université Paris VI (aujourd’hui Sorbonne Université).
Décrypter les équations aux dérivées partielles
De 2001 à 2004, Muriel Boulakia réalise une thèse de mathématiques au Laboratoire de mathématiques appliquées de l’UVSQ. Elle porte sur les problèmes d'interaction fluide-structure, c’est-à-dire toutes les situations mécaniques où un fluide interagit avec une structure solide, par exemple lorsque des particules élastiques se déplacent dans un fluide. Elle s'intéresse particulièrement à leur aspect théorique, en étudiant les équations aux dérivées partielles qui les modélisent. Son objectif est de comprendre la nature et le comportement sur le long terme des solutions de ces équations, y compris leur régularité, tant que des situations de contact sont évitées. « L’étude de ces équations modélisant l’interaction fluide-structure est un domaine avec de nombreux problèmes ouverts, offrant une variété de modèles à examiner et présentant de multiples questions scientifiques encore non résolues. »
Un intérêt confirmé pour les applications biomédicales
Muriel Boulakia nourrit un intérêt marqué pour les applications biomédicales et les mathématiques l'amènent à explorer ce domaine. « Mon sujet de thèse, bien que théorique, m’a conduite sur cette voie car il portait sur l’application concrète de l'étude de l'écoulement sanguin dans les veines. Cet intérêt durable m’anime encore aujourd’hui. » En 2005, l’enseignante-chercheuse poursuit cette trajectoire en rejoignant l'INRIA Paris pour un post-doctorat au sein de l'équipe-projet REO (désormais appelée COMMEDIA). Là, elle se penche sur de nouvelles problématiques, s'impliquant dans un projet nouvellement créé sur l'électrophysiologie cardiaque. Elle approfondit sa maîtrise de la modélisation et des simulations numériques, travaillant sur des modèles géométriques 3D réalistes pour reproduire les mesures d'électrocardiogrammes. En 2006, elle rejoint le Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL) à Sorbonne Université en tant que maîtresse de conférences, tout en restant associée à l’équipe-projet d’INRIA Paris. En 2015, Muriel Boulakia présente avec succès son habilitation à diriger des recherches au sein du LJLL. Puis, en 2021, elle prend le poste de professeure au Laboratoire de mathématiques de Versailles (LMV) à l'UVSQ.
La spécificité des problèmes inverses
Dans la continuité de ses travaux, Muriel Boulakia se consacre dès 2005 à l'analyse des méthodes numériques utilisées pour les problèmes inverses, un domaine qui fait écho à celui de la contrôlabilité, avec des techniques similaires. Il s’agit, à partir d’observations et de mesures, de remonter aux informations sur le système modélisant les phénomènes. En milieu médical, cette démarche rend possible la pose d’un diagnostic à partir de données (comme celles d’un électrocardiogramme), en identifiant un paramètre spécifique indiquant une pathologie. Ainsi, en comprenant les raisons pour lesquelles des approches échouent dans certains cas, il devient possible d’améliorer les méthodes numériques mises en œuvre.
La pharmacologie et l’apprentissage statistique
En 2015, Muriel Boulakia élargit ses horizons de recherche en s’intéressant à la pharmacologie et à l'apprentissage statistique. Elle se penche notamment sur l’étude du comportement électrique des cellules cardiaques en présence de médicaments. Déterminer de cette manière la réaction de ces cellules face à différentes substances est un processus crucial dans les tests préalables à la commercialisation des médicaments. « Ces recherches revêtent une grande importance et elles contribuent à diminuer le recours aux expérimentations animales, s'alignant ainsi sur les normes éthiques contemporaines. » Dans le cadre de ces études pharmacologiques, Muriel Boulakia collabore avec Notocord, une entreprise spécialisée dans l'édition de logiciels de traitement des mesures médicales.
Par ailleurs, elle intègre dans ses recherches l'exploitation du big data, qui offre un accès à un volume conséquent de mesures. Elle associe les méthodes traditionnelles d'analyse des équations aux dérivées partielles et d'optimisation avec les techniques d'apprentissage statistique pour tirer parti de cette abondance de données. « Cette nouvelle approche marque un tournant dans la manière dont les données biomédicales sont analysées et utilisées pour le développement de nouvelles thérapies et médicaments. »
Une riche trajectoire en enseignement et en pilotage pédagogique
En parallèle de ses travaux de recherche, Muriel Boulakia se consacre de 2006 à 2020 à l'enseignement au sein de Sorbonne Université. Son expertise bénéficie également aux élèves ingénieurs en première et deuxième année de Polytech Sorbonne. Entre 2012 et 2021, elle se dédie à la préparation des étudiantes et étudiants à l'agrégation de mathématiques de l'Université Pierre-et-Marie-Curie, notamment pour l'épreuve orale de l'option calcul scientifique. Entre 2014 et 2018, en tant que responsable des enseignements de mathématiques à Polytech Sorbonne, elle organise les cours de mathématiques adaptés aux différentes filières, de l’agroalimentaires aux sciences de la Terre, en passant par le génie mécanique et l’électronique. Elle se charge de la répartition des cours, de l'évolution des programmes et du recrutement de nouveaux enseignants-chercheurs et enseignantes-chercheuses.
La direction-adjointe du département mathématiques
En 2023, Muriel Boulakia reprend ce rôle pédagogique en tant que directrice-adjointe du département de mathématiques du LMV. Elle orchestre la répartition des enseignantes et enseignants, déniche des vacataires compétents et gère les affectations pour les postes temporaires. « En outre, face à la diversité croissante des profils des étudiantes et étudiants, je m'attache à les guider vers la réussite. En effet, les mathématiques ouvrent la porte à des carrières très variées, dont certaines sont souvent méconnues. Une formation approfondie en mathématiques confère de nombreuses connaissances et des compétences en rigueur et en raisonnement qui sont utiles dans toutes les carrières scientifiques. » Enfin, Muriel Boulakia s'investit dans l'encadrement doctoral, pilotant des projets ambitieux et apportant son soutien aux doctorantes ou doctorants, jeunes chercheurs et chercheuses, ou post-doctorantes et post-doctorants.
