Entre 1994 et 2012, Muriel a mené ses activités de recherche à Toulouse au sein du Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés, en tant que doctorante puis chargée de recherche INRA sur les mécanismes d’interaction entre les microorganismes et les surfaces. Elle a ensuite rejoint l'Unité MICALIS de Jouy-en-Josas sur le dialogue mucus/bactéries, dans un continuum in vitro-in vivo. Depuis 2014, elle anime dans l'équipe Neuro-Gastroentérologie et Nutrition une thématique de recherche autour du rôle structural et fonctionnel du mucus dans les interrelations xénobiotiques/microbiote/hôte dans le tractus digestif, en conditions physiologiques et physiopathologiques.