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Non-local competition slows down front acceleration during dispersal evolution

Authors :
Vincent Calvez
Christopher Henderson
Sepideh Mirrahimi
Olga Turanova
Thierry Dumont
Modélisation mathématique, calcul scientifique (MMCS)
Institut Camille Jordan (ICJ)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation multi-échelle des dynamiques cellulaires : application à l'hématopoïese (DRACULA)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Lyon
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Department of Mathematics [Chicago]
University of Chicago
Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
European Project: 639638,H2020,ERC-2014-STG,MESOPROBIO(2015)
Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ)
Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Annales Henri Lebesgue, Annales Henri Lebesgue, 2022, 5, pp.1-71. ⟨10.5802/ahl.117⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

We investigate the super-linear spreading in a reaction-diffusion model analogous to the Fisher-KPP equation, but in which the population is heterogeneous with respect to the dispersal ability of individuals, and the saturation factor is non-local with respect to one variable. We prove that the rate of acceleration is slower than the rate of acceleration predicted by the linear problem, that is, without saturation. This hindering phenomenon is the consequence of a subtle interplay between the non-local saturation and the non-trivial dynamics of some particular curves that carry the mass at the front. A careful analysis of these trajectories allows us to identify the value of the rate of acceleration. The article is complemented with numerical simulations that illustrate some behavior of the model that is beyond our analysis.<br />Comment: 55 pages, 11 figures, Numerical appendix by Thierry Dumont

Details

Language :
English
ISSN :
26449463
Database :
OpenAIRE
Journal :
Annales Henri Lebesgue, Annales Henri Lebesgue, 2022, 5, pp.1-71. ⟨10.5802/ahl.117⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....29bc03a6529cf467f0e40164f9382054