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Theses

Modeling, analysis and reduction of biological systems

Stefano Casagranda 1
1 BIOCORE - Biological control of artificial ecosystems
LOV - Laboratoire d'océanographie de Villefranche, CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée , INRA - Institut National de la Recherche Agronomique
Résumé : Cette thèse porte sur la modélisation, l'analyse et la réduction de modèles biologiques, notamment de réseaux de régulation génique chez la bactérie E. coli. Différentes approches mathématiques sont utilisées. Dans la 1ère partie de la thèse, on modélise, analyse et réduit avec des outils classiques un modèle de transcription-traduction de grande dimension de l'ARN polymérase (RNAP) chez E. coli. Dans la 2de partie, l'introduction d'une nouvelle méthode appelée Analyse de Processus Principaux (PPA) nous permet d'analyser des modèles de haute dimension, en les décomposant en processus biologiques dont l'activité est évaluée pendant l'évolution du système. L'exclusion des processus inactifs réduit la dynamique du modèle à ses principaux mécanismes. La méthode est appliquée à des modèles d'horloge circadienne, de toxicologie endocrine et de voie de signalisation ; on teste également sa robustesse aux variations des conditions initiales et des paramètres. Dans la 3ème partie, on présente un modèle ODE de la machinerie d'expression génique de cellules d'E. coli dont la croissance est contrôlée par un inducteur de la synthèse de RNAP. On décrit notre contribution au développement du modèle et analyse par PPA les mécanismes essentiels du réseau de régulation. Dans une dernière partie, on modélise spécifiquement la réponse de RNAP à l'ajout d'inducteur et estime les paramètres du modèle à partir de données de cellules individuelles. On discute l'importance de considérer la variabilité entre cellules pour modéliser ce processus : ainsi, la moyenne des calibrations sur chaque cellule apparaît mieux représenter les données moyennes observées que la calibration de la cellule moyenne.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02169197
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Monday, July 1, 2019 - 1:01:21 AM
Last modification on : Wednesday, June 24, 2020 - 3:11:12 AM

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2017AZUR4049.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02169197, version 1

Citation

Stefano Casagranda. Modeling, analysis and reduction of biological systems. Other. Université Côte d'Azur, 2017. English. ⟨NNT : 2017AZUR4049⟩. ⟨tel-02169197⟩

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