Vers un environnement générique pour la prise en compte de la topologie des structures cellulaires dans les modèles de processus biologiques

Towards a generic environment for taking cellular systems topology into account in rule-based modeling of biological processes

• Auteur / Autrice : Anasthasie Joëlle Compaoré
• Direction : Pascale Le Gall, Blaise Some
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 07/03/2012
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne en cotutelle avec Université Joseph Ki-Zerbo (Ouagadougou, Burkina Faso)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Jury : Président / Présidente : Serena Cerrito
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Urbain, Agnès Arnould
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Cazier, Jean-Paul Comet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes biologiques

Modèles biologiques

Systèmes cellulaires de fabrication

Mots clés libres

Environnement générique

Generic environment

Résumé

Le fonctionnement des systèmes cellulaires est largement conditionné par leurs topologies, c'est-à-dire les compartiments (caractérisés chacun par un type) qui les composent et les dispositions relatives les uns par rapport aux autres de ces compartiments. Cependant, on constate généralement une relative faiblesse dans la prise en compte de la topologie dans certains outils à base de règles pour la modélisation des processus biologiques, ces outils intégrant par ailleurs de bonnes capacités de simulation et d'analyse de modèles. Les travaux présentés dans cette thèse proposent une approche de modélisation qui consiste à définir les modèles en considérant d'une part un ensemble de règles génériques traduisant les comportements des types de compartiments en fonction des molécules et d'autre part l'abstraction d'une compartimentation cellulaire par un graphe d'échanges qui donne en particulier les voisinages existant entre les différents compartiments. Ces deux éléments sont couplés, ce qui permet d'obtenir un modèle intermédiaire qui est le résultat de l'instanciation des règles génériques en fonction des contraintes issues du graphe d'échanges. La traduction de ce modèle intermédiaire vers le langage de règles d'un outil cible (choisi entre BIOCHAM et PATHWAY LOGIC) constitue la dernière étape de modélisation et permet d'utiliser les capacités de simulation et d'analyse de modèles de cet outil.

The functioning of cellular systems is widely conditioned by their topology, that is compartments (characterized each by a type) which compose them and the relative position of these compartments with regard to the others. However, we notice generally a relative weakness in the consideration of the topology in certain tools for the rule-based modeling of biological processes, these tools integrating besides good capacities of models simulation and analysis. The works presented in this thesis propose an approach which consists in defining the models by considering on one hand a set of generic rules translating the behavior of the types of compartments according to molecules and on the other hand the abstraction of a cellular compartmentation by an exchanges graph which gives in particular the neighborhood existing between the various compartments. These two elements are coupled, what allows the obtention of an intermediate model which is the result of the instantiation of the generic rules according to the constraints stemming from the exchanges graph. The translation of this intermediate model towards the language of rules of a target tool (chosen between BIOCHAM and PATHWAY LOGIC) constitutes the last stage of the modeling and allows using the capacities of simulation and analysis of the chosen tool.