A new modeling approach of Myxococcus xanthus bacteria using polarity-based reversals^*

¹ CMAP, CNRS, Ecole Polytechnique, I.P. Paris, 91128 Palaiseau, France
² Institut Camille Jordan, Université Claude Bernard, Lyon, 69100, France
³ Université Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de mathématiques d’Orsay, 91405, Orsay, France
⁴ Laboratoire de chimie bactérienne, 13009 Marseille, France

Abstract

The aim of this paper is to model the collective behavior of Myxococcus xanthus bacteria to better understand the emerging patterns at the level of the colony. We use image analysis and data treatment on experimental data of Myxococcus xanthus bacteria. We develop two models whose main novelty is the polarity-based reversals. The first model is based on contact dynamics approach and the second one is inspired by a molecular dynamics approach. We compare the two models and we show numerical simulations in 2D. The mathematical and biological aspects of each model are discussed.

Résumé

L’objectif de cet article est de modéliser le comportement collectif de la bactérie Myxococcus xanthus afin de comprendre les motifs émergents à l’échelle de la colonie. Nous utilisons l’analyse d’images et le traitement de données sur des données expérimentales de bactéries Myxococcus xanthus. Nous développons deux modèles dont la nouveauté est les inversions de polarité des bactéries. Le premier modèle est basé sur une approche de dynamique des contacts et le second s’inspire d’une approche de dynamique moléculaire. Nous comparons les deux modèles et nous montrons des simulations numériques en 2D. Les aspects mathématiques et biologiques de chaque modèle sont discutés.