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Réunion d’équipe des permanents

Statistical methodology for spatial point patterns has traditionally focused on Euclidean data and planar surfaces. However, with recent advances in 3D biological imaging technologies targeting protein molecules on a cell’s plasma membrane, spatial point patterns are now being observed on complex shapes and manifolds whose geometry must be respected for principled inference. Consequently, there is now a demand for tools that can analyse these data for important scientific studies in cellular and micro-biology. Motivated by studying the spatial distribution of LPS proteins on the surface of E-Coli, we develop the fundamental functional summary statistics for the analysis of point patterns to general convex bounded shapes and demonstrate how they can be used to test for complete spatial randomness. We then develop their multi-type extensions, together with a test for independence of the component marginal processes. To support these methods, we introduce a plug-in estimator for the intensity of a spatial point process on a manifold. We conclude with a discussion on how these methods can readily be extended to a class of non-convex shapes. This talk will aim to provide an accessible overview of the references below.

References:

Ward, E.A.K. Cohen, N. M. Adams. Testing for complete spatial randomness on 3-dimensional bounded convex shapes. Spatial Statistics, Vol. 41, 2021.

Ward, H. S. Battey and E. A. K. Cohen. Nonparametric estimation of the intensity function of a spatial point process on a Riemannian manifold. Biometrika, Vol. 110, 2023.

Kumar, P. Inns, S. Ward, V. Lagage, J. Wang, R. Kaminska, S. Uphoff, E. A. K. Cohen, G. Mamou and C. Kleanthous. Immobile lipopolysaccharides and outer membrane proteins differentially segregate in growing Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122 (10), 2025

Ward, E. A. K. Cohen and N. M. Adams. Functional summary statistics and testing for independence in marked point patterns on the surface of three-dimensional convex shapes. Spatial Statistics, Vol. 67, 2025

En se laissant guider par l’exemple des ensembles de Sidon (ensembles de nombres dont les sommes de deux éléments sont uniques, très étudiés en combinatoire additive), je présenterai des résultats récents, en collaboration avec R. Riblet, où des techniques de théorie des ensembles permettent de construire des ensembles « grands » en certains sens (cardinalité, mesure ou dimension) tout en étant « épars » car évitant des configurations prescrites (pas de relation linéaire, ou ne contenant pas de parallélogramme, etc.). Des questions subtiles en lien avec l’axiome du choix seront évoquées.

Deuxième de deux séances.

Un modèle classique de polytope aléatoire proposé par Renyi et Sulanke dans les années 60 consiste à fixer un corps convexe K de R^d, à y choisir n points aléatoires indépendants et uniformément distribués, et à en prendre l’enveloppe convexe K(n). L’asymptotique, pour d fixé et n tendant vers l’infini, du volume de K(n) a été reliée à l’analyse des corps flottants de K par Bárány et Larman dans les années 80. Certaines idées derrière ce lien ont été généralisées dans le « théorème de l’epsilon-net » prouvé par Haussler et Welzl au début des années 90.

Je donnerai une introduction à ces notions, avec l’idée d’aborder lors d’une éventuelle seconde séance, un travail commun avec Imre Bárány, Matthieu Fradelizi, Alfredo Hubard et Günter Rote sur la généralisation du lien polytope aléatoire/corps flottant au cas où la mesure uniforme sur K est remplacée par une mesure plus générale (https://doi.org/10.5802/ahl.44).