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GT TheoBioR        

TheoBioR 

Méthodes informatiques pour la modélisation et l’analyse des réseaux biologiques 

Axe: SciLex
Coordinateur : Loïc Paulevé (CNRS/LRI), Stefan Haar (Inria Saclay-Île-de-France/LSV)


Objectif : Séminaires réguliers et travail collaboratif sur le thème de l'analyse des réseaux biologiques.
Financement Labex en : 2016/2018
Mailing-list: gt-theobior@lists.lri.fr

Le GT TheoBioR porte sur les méthodes informatiques pour la modélisation et l’analyse des réseaux biologiques. Ceci inclut les travaux autour des familles de modèles suivantes :
  • modèles statiques : réseaux de réactions, réseaux de régulations ;
  • modèles de la dynamique qualitative des réseaux : réseaux Booléens et multi-valués ;
  • modèles hybrides : dimension temporelle et/ou stochastique.
Les différentes analyses effectuées sur ces modèles portent typiquement sur :
  • caractérisation de la dynamique : états stationnaires (points fixes, attracteurs cycliques)propriétés temporelles ; composants/transitions critiques ;
  • liens fondamentaux entre la topologie du réseau et ses caractéristiques dynamiques ;
  • identification et synthèse de modèles à partir de spécifications logiques et/ou de données expérimentales ;
  • comparaison et réductions de réseaux.
Ces analyses ont des applications directes en biologie des systèmes et en biologie de synthèse, par exemple pour la prédiction de régimes stationnaires et de leur atteinte, l’identification de cibles pour le contrôle de la cellule, la conception in-silico de réseaux artificiels, ou encore l’étude de l’évolution des réseaux biologiques.
Les fondements méthodologiques de ces analyses sont généralement issus des domaines suivants:
  • vérification de modèle ;
  • interprétation abstraite ;
  • théorie de la concurrence ;
  • résolution de contraintes ;
  • mathématiques discrètes.
Equipes participantes
  • I2BC (CNRS, Université Paris-Sud, CEA), équipe Bio-informatique moléculaire (Olivier Lespinet)
  • IBISC (Université d’Evry), équipe COSMO (Franck Delaplace)
  • INRA Jouy-en-Josas, unité MaIAGE (Vincent Fromion)
  • Inria Saclay-Île-de-France, EPI LifeWare (François Fages)
  • LRI (CNRS, Université Paris-Sud), équipe BioInfo (Christine Froidevaux et Alain Denise)
  • LSV (CNRS, ENS Cachan), équipe Mexico (Stefan Haar)
  • MAS (École Centrale Paris), équipe LogiMAS (Pascale Le Gall)


Production scientifique:
  • Publications: 3 journaux et 3 conférences:
    • journaux: TCS 2018 sur l'interprétation abstraite des réseau booléens paramétriques; Frontiers in Physiology 2018a et Frontiers in Physiology 2018b sur un environnement pour encourager la reproductibilité des analyses des modèles qualitatifs en biologie des systèmes à l'aide des technologies Docker et Jupyter
    • conférences: AUTOMATA 2018 sur l'interprétation des réseaux booléens ; CONCUR 2017 sur le dépliage des réseaux de Petri guidé par analyse statique ; CMSB 2017 sur la reprogrammation temporelle des réseaux booléens
  • Les réunions du GT ont permis d’identifier une thématique de recherche commune entre les équipes du LRI, LSV, et IBISC, qui a donné lieu à un projet PEPS INS2I obtenu en 2017.

Projets financés par Digicosme en lien avec le GT

Contrat d'ingénieur d'un an
  • Responsable: Philippe Dague (LRI/LaHDAK)
  • Candidate sélectionnée: Eva Dechaux
  • Période: Sept 2017/Sept 2018)
  • Objectifs et travail effectué: implémentation et validation d'une suite logicielle écrite en Python pour le calcul des modes de flux extrêmaux dans un réseau métabolique (voies métaboliques « minimales » à partir desquelles on reconstruit toutes les voies possibles en régime stationnaire). Cette suite utilise l’algorithme de double description en s’interfaçant avec les outils en libre accès CDD ou efmtool (beaucoup plus efficace mais plus difficile d’accès) qui l'implémentent. Mais il l’utilise d’une tout autre manière que le font les bioinformaticiens à l’origine de l’implémentation de efmtool. En abandonnant le certificat garantissant d’avoir énuméré toutes les solutions, on arrive à une efficacité bien meilleure tout en étant capable d’énumérer en pratique toutes les solutions. De plus cette utilisation est massivement parallélisable, contrairement à CDD ou efmtool. C’est une approche totalement nouvelle dans la communauté bioinformatique.

Contrat de post-doc d'un an "DynaRNA"
  • Responsables: Loïc Paulevé (LRI/bioinfo) et Yann Ponty (LIX)
  • Candidate sélectionnée: Christelle Rovetta
  • Période: Sept 2018/Sept 2019
  • Objectifs: modélisation temporelle du repliement de l'ARN et méthodes d'échantillonages pour évaluer les durées et probabilités de changement entre repliements stables.
Communications
  • Compte-rendu du séminaire "Modèles logiques pour la représentation formelle des systèmes vivants" dans le bulletin 97 de l'AfIA (Association français pour l'Intelligence Artificielle)

Séminaires

3 octobre 2018

RNA Kinetics Day : sampling and abstractions
Programme à venir

22 et 23 juin 2017

Modèles logiques pour la représentation formelle des systèmes vivants
Programme
Jeudi 22 juin
  • 14h00 - 15h00: François Fages (Inria) "En quête du logiciel du vivant: succès et difficultés du paradigme de la vérification de programmes en biologie cellulaire"
  • 15h00 - 15h20: Laurent Trilling (Univ Grenoble) "Modélisation déclarative de réseaux de régulation génique. Apport de la programmation logique « non monotone"
  • 15h50 - 16h10: Morgan Magnin (École Centrale Nantes) "Enjeux de l'apprentissage de modèles dynamiques des réseaux biologiques par la programmation logique"
  • 16h10 - 16h30: Anne Siegel (CNRS) "Raisonner sur des abstractions et invariants de systèmes dynamiques en biologie avec ASP"
  • 16h30 - 16h50: Céline Rouveirol (Univ Paris Nord) "Découverte dans les réseaux biologiques hétérogènes : l'expérience Adalab"
  • 17h10 - 17h30: Béatrice Duval (Univ Angers) "Analyse différentielle de réseaux"
  • 17h30 - 17h50: Philippe Dague (Univ Paris-Sud) "Analyse de réseaux métaboliques en présence de contraintes biologiques : approches géométriques, combinatoires et logiques"
Vendredi 23 juin
  • 9h30 - 9h50: Andrei Doncescu (Univ Paul Sabatier Toulouse) "Quel type de modélisation pour des interactions entre composants biologiques ?"
  • 9h50 - 10h50: Pierre Siegel (Univ Aix-Marseille) "Logiques non-monotones pour les réseaux de gênes et les systèmes dynamiques booléens"
  • 11h20 - 11h40: Joëlle Despeyroux (Inria) "Towards a Logical Framework for Systems Biology"
  • 11h40 - 12h00: Loïc Paulevé (CNRS) "Approximations de problèmes PSPACE en SAT pour la reprogrammation cellulaire"
  • 12h00 - 12h20 Exposé Franck Delaplace (Univ Evry) "Abduction based drug target discovery using boolean control network"

27 février 2017: Causal Network Inference for Biology

Lieu: LRI, Bâtiment 660 - Claude Shannon, amphi
Programme
  • 09h45: coffee/welcome
  • 10h00-10h45: Hervé Isambert (CNRS, Institut Curie) "Learning causal networks with latent variables from multivariate information in observational data"
  • 10h45-11h30: Olivier Goudet (Inria, LRI)"Building causal graphs and applications in social science"
  • 11h30: coffee break
  • 11h45-12h30: Loïc Paulevé (CNRS, LRI) "Identification of qualitative dynamical models from perturbation time series data".
  • 12h30-13h: Discussion
Slides

29 novembre 2016: Hétérogénéité et dynamique des flux métaboliques

Lieu: LRI, Bâtiment 650 - Ada Lovelace, salle 435
Voir l'annonce
Programme
  • 10h-12h Exposés invités de
    • Sophie Colombié (INRA Bordeaux) "Modélisation et flux métaboliques au cours du développement du fruit"
    • Damien Eveillard (LINA, Nantes) "Metabolic Modeling of Microbial Communities: a computational viewpoint"
    • Joachim Niehren (Inria Lille) "Predicting Changes of Reaction Networks with Partial Kinetic Information"
  • 14h - 14h45 Exposé invité de
    • Thomas Duigou (INRA Jouy) "Dynamique d'un réseau métabolique avec un modèle à base de contraintes : approche par échantillonnage des trajectoires solutions"
  • 15h - 17h Discussions

13 juin 2016: Réseaux booléens et reprogrammation cellulaire

Lieu: LRI, Bâtiment 650 - Ada Lovelace, salle 435
Programme
  • 10h00 - 12h30
    • Wassim Abou-Jaoudé (IBENS)
    • Laurence Calzone (Curie)
    • Adrien Richard (I3S)
    • Sylvain Sené (LIF)
  • 14h - 15h : exposés de
    • Célia Biane (IBISC)
    • Hugues Mandon (LRI)
  • 15h - 16h : discussions

9 février 2016: Première journée du GT TheoBioR

Lieu: LRI, Bâtiment 650 - Ada Lovelace, salle 435
Programme
  • 9h45 accueil
  • 10h00 - 12h30
    • Présentation générale du groupe de travail
      • Équipe BioInfo (LRI) - Loïc Paulevé
      • Équipe COSMO (IBISC) - Franck Delaplace
      • Équipe Bio-Informatique Moléculaire (I2BC) - Bruno Bost
  • 12h30 - 14h00 Repas
  • 14h00 - 16h30
    • Équipe Mexico (Inria-Saclay/LSV) - Stefan Haar
    • Équipe Lifeware (Inria-Saclay) - François Fages
    • Équipe LogiMAS (MAS) - Paolo Ballarini
    • Unité MaIAGE (INRA) - Laurent Tournier
  • 16h30 - 17h00
    • Organisation du GT et discussions
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