Numerical simulation of the selection process of the ovarian follicles

This paper presents the design and implementation of a numerical method to simulate a multiscale model describing the selection process in ovarian follicles. The PDE model consists in a quasi-linear hyperbolic system of large size, namely Nf × Nf, ruling the time evolution of the cell density functions of Nf follicles (in practice Nf is of the order of a few to twenty). These equations are weakly coupled through the sum of the first order moments of the density functions. The time-dependent equations make use of two structuring variables, age and maturity, which play the roles of space variables. The problem is naturally set over a compact domain of R2. The formulation of the time-dependent controlled transport coefficients accounts for available biological knowledge on follicular cell kinetics. We introduce a dedicated numerical scheme that is amenable to parallelization, by taking advantage of the weak coupling. Numerical illustrations assess th e relevance of the proposed method both in term of accuracy and HPC achievements. Ce document présente la conception et l’implémentation d’une méthode numérique servant à simuler un modèle multiéchelle décrivant le processus de sélection des follicules ovariens. Le modèle EDP consiste en un système hyperbolique quasi linéaire de grande taille, typiquement Nf × Nf, gouvernant l’évolution des fonctions de densité cellulaire pour Nf follicules (en pratique Nf est de l’ordre de quelques-uns à une vingtaine). Ces équations d’évolution utilisent deux variables structurantes, l’âge et la maturité, qui jouent le rôle de variables d’espace. Le problème est naturellement posé sur un domaine compact de R2. La formulation du transport à coefficients variables au cours du temps en fonction du contrôle est issue des connaissances disponibles sur la cinétique cellulaire au sein des follicules ovariens. Nous présentons un schéma numérique dédié au problème parallélisable en tirant parti du faible couplage. Des simulations numériques permettent d’évaluer la pertinence de la méthode proposée tant en terme de précision que de calcul haute performance.