Méthodes qualitatives pour la construction et l'analyse des réseaux moléculaires SBGN

Résumé : La construction des réseaux moléculaires à partir de résultats expérimentaux, ainsi que leur analyse en vue d'en exhiber des propriétés émergentes, sont deux tâches fondamentales de la biologie des systèmes. Avec l'augmentation du nombre de données expérimentales, elles ne peuvent plus être réalisées manuellement. Partant de ce constat, un certain nombre de méthodes bioinformatiques visant à les automatiser ont été développées.En parallèle du développement des méthodes, un certain nombre de standards ont vu le jour. Parmi ceux-ci, la Standard Biology Graphical Notation (SBGN) se compose de trois langages permettant la représentation des réseaux moléculaires.Les deux langages SBGN les plus couramment utilisés sont SBGN-PD pour la représentation des réseaux de réactions, et SBGN-AF pour celle des graphes d'influences. La notation SBGN, en plus de standardiser la représentation des réseaux, donne l'ensemble des concepts de la biologie des systèmes qui sont le plus souvent utilisés pour exprimer les connaissances du domaine.C'est dans ce cadre général que se placent l'ensemble de nos travaux. Nous avons développé un ensemble de méthodes pour la construction des réseaux moléculaires et l'analyse de leur dynamique. L'ensemble des méthodes que nous proposons reposent sur des formalismes qualitatifs, tels que la logique ou les réseaux d'automates. Ces formalismes on non seulement des bases théoriques solides, mais peuvent aussi être utilisés par de nombreux logiciels.L'ensemble de nos méthodes reposent également sur les concepts biologiques fournis par le standard SBGN, et peuvent ainsi être intégrées dans un même cadre théorique.Nous introduisons d'abord deux ensembles de prédicats qui permettent de traduire n'importe quel réseau SBGN-PD ou SBGN-AF sous la forme d'atomes instanciés. Nous montrons ensuite comment ces deux ensembles peuvent être utilisés pour raisonner automatiquement sur des réseaux moléculaires, en proposant une méthode de transformation automatique des réseaux de signalisation SBGN-PD en graphes d'influences SBGN-AF.Nous présentons ensuite une méthode de construction des réseaux de signalisation à partir de résultats expérimentaux, basée sur la logique du premier ordre. Cette méthode formalise et automatise le raisonnement réalisé par les biologistes à l'aide de règles de raisonnement explicites. Contrairement aux méthodes développées jusqu'à maintenant, celle que nous présentons prend en compte un grand nombre de types d'expériences, tout en permettant la reconstruction de mécanismes moléculaires précis.Puis nous montrons une nouvelle méthode pour le calcul des traces finies et des points attracteurs de réseaux Booléens modélisant des réseaux SBGN-AF et paramétrés à l'aide de principes généraux. Notre méthode repose sur l'utilisation de programmes logiques normaux du premier ordre, qui formalisent ces principes généraux.Enfin, nous proposons deux nouvelles sémantiques qualitatives pour le calcul de la dynamique des réseaux de réactions SBGN-PD, exprimées à l'aide de réseaux d'automates. La première de ces sémantiques étend la sémantique Booléenne des réseaux de réactions en prenant en compte les inhibitions. Quant à la deuxième, elle introduit le concept d'histoire (story) qui offre un nouveau point de vue sur les réseaux de réactions, en permettant de modéliser différents états physiques d'une même entité moléculaire par une seule variable.L'ensemble des méthodes que nous avons développées montrent comment les formalismes qualitatifs, et en particulier la logique, peuvent être utilisés pour raisonner à partir des relations représentées par les réseaux moléculaires, afin de découvrir de nouvelles connaissances en biologie des systèmes.
Type de document :
Thèse
Bio-informatique [q-bio.QM]. Université Paris-Saclay, 2016. Français. 〈NNT : 2016SACLS325〉
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [144 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01391465
Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : jeudi 3 novembre 2016 - 13:13:05
Dernière modification le : mardi 24 avril 2018 - 13:51:04
Document(s) archivé(s) le : samedi 4 février 2017 - 13:25:51

Fichier

70793_ROUGNY_2016_diffusion.pd...
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01391465, version 1

Citation

Adrien Rougny. Méthodes qualitatives pour la construction et l'analyse des réseaux moléculaires SBGN. Bio-informatique [q-bio.QM]. Université Paris-Saclay, 2016. Français. 〈NNT : 2016SACLS325〉. 〈tel-01391465〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

685

Téléchargements de fichiers

339