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Présentation
Les méthodes formelles issues de l'informatique se sont avérées très efficaces pour modéliser les réseaux de régulation
biologique et élucider les liens de causalités entre interactions moléculaires d'une part, et phénotypes biologiques d'autre part.
Une assez large communauté de modélisateurs s'est maintenant constituée et participe activement aux avancées en « biologie
des systèmes » et/ou en « biologie de synthèse » qui sont devenus des thèmes prioritaires de recherche pluridisciplinaire entre
biologie, informatique, mathématique et physique-chimie théorique. Les recherches en modélisation formelle sont cependant
disséminées en France et il n'existe encore aucune formation complète dans le domaine. Selon le lieu, divers M2 de bio-
informatique intègrent un enseignement sur telle ou telle approche formelle pour certains types de réseaux biologiques mais
aucune formation n'offre un socle commun solide. C'est l'objectif de cette école.
Programme
Lundi 24 juin
8h30 - 12h (avec pause café à 10h)
Méthode logique multivaluée de Thomas et logique temporelle
Gilles Bernot
Slides
Résumé : The first part of the course will develop the basic modeling approach
introduced by René Thomas (Brussels) in the 70's. We will firstly explain how
the space of possible gene expression levels can be decomposed into several
intervals in order to obtain a discrete qualitative description of gene
networks. We will then show how this discrete approach can be formalized
(according to formal methods of computer science). The parameters of the
Thomas'approach are used in order to build an "asynchronous" automaton from
the gene interaction graph. This automaton mathematically models the dynamic
behaviour of the regulatory network (time evolution of the expression levels).
The second part of the course will show how to use formal logic in order to
extract unknown parameter values from the observed behaviours. We will firstly
give an overview on temporal logics and their associated model checking
methods. We will then show how model checking can be used in order to find the
set of possible parameter values, i.e. parameters which are consistent with
the known qualitative behaviours. Complementary results can also be used in
order to reduce the size of this set of consistent parameters. Lastly, we will
explain how some logical considerations can be used in order to generate
interesting "wet" biological experiments, starting from the formal
descriptions of the interaction graph and the biological hypotheses under
consideration.
15h30 - 19h (avec pause café à 17h)
Méthodes formelles pour la biologie des systèmes - I
François Fages
Slides (également disponible ici):
Introduction
Rule-based modeling of biochemical systems
Hierarchy of semantics by abstract interpretation
From reaction hypergraphs to influence graphs
Model reductions as subgraph epimorphisms
Temporal logic based modeling of dynamical properties
Continuous satisfaction degree of temporal logic constraints
Conclusion
Résumé : SBML notation, from reaction graph to influence graph, qualitative and quantitative interpretations (boolean, discrete,
continuous-time Markov chains, ordinary differential equations).
[Plus d’information ici]
Mardi 25 juin
8h15 - 11h15 (avec pause café à 9h30)
Modélisation logique des décisions cellulaires
Denis Tieffry
Slides
Résumé : Logical modelling constitutes a flexible framework to build qualitative predictive models, which can be readily analysed
or simulated as such, and potentially used as scaffolds to build more quantitative (continuous or stochastic) models.
We use multi-valued decision diagrams to implement (multi-level) logical updating rules in the modelling software GINsim. This
representation enabled the development of efficient algorithms for the identification of stable states, or yet to identify specific
(positive or negative) regulatory circuits involved in specific dynamical properties (e.g., multiple attractors or sustained
oscillations). To cope with large molecular regulatory networks, we have further implemented a flexible reduction method
conserving the attractors of the original model into our software GINsim.
This approach will be illustrated through the presentation of logical models for several regulatory networks involved cell fate
decisions, such as differentiation, proliferation or suicide, in mammalian cells or animal models.
[Plus d’information ici]
15h30 - 19h (avec pause café à 17h)
Méthodes formelles pour la biologie des systèmes - II
François Fages
Slides: voir le cours I ci-dessus.
Résumé : Temporal logic based formalization of biological properties: model validation, model inference, temporal logic constraint
solving, parameter search in high dimensions, robustness and sensitivity analyses.
[Plus d’information ici]
Mercredi 26 juin
8h30 - 12h (avec pause café à 10h)
Programmation par ensemble-réponse (ASP) et application à la reconstruction et la correction de réseaux biologiques
Anne Siegel
Slides
Résumé : La programmation par ensembles-réponses est un paradigme logique qui permet d'encoder des problèmes combinatoires
en logique propositionnelle. Il s'appuie sur un langage de programmation très riche et des solveurs basés sur des technologies de
résolution de contraintes booléennes. L'ensemble permet de résoudre des problèmes de complexité élevée de manière
extrêmement flexible. Dans ce cours, nous détaillerons les fondements de la programmation par ensembles-réponses ainsi que son
application à différents problèmes d'intégration de données biomoléculaires et de biologie des systèmes (compatibilité entre un
graphe de causalité et des données d'expression, inférence de modèle booléen pour un réseau de signalisation, reconstruction de
réseau métabolique).
15h30 - 19h (avec pause café à 17h)
Systèmes concurrents stochastiques en biologie
Cédric Lhoussaine
Slides
Résumé : Dans ce cours nous aborderons la modélisation des systèmes biologiques en tant que systèmes concurrents stochastiques.
Dans une première partie, nous mettrons en évidence l'existence d'évènements stochastiques en biologie, la pertinence des
chaînes de Markov pour leur modélisation et des algorithmes de bases pour leur simulation. Dans une deuxième partie nous
étudieront la sémantique des langages de modélisation avec un point de vue orienté "processus" et un point de vue orienté
"règles". Nous ferons une comparaison de ces différentes approches en termes d'expressivité et en particulier pour la modélisation
d'aspects spatiaux en biologie (e.g. les compartiments cellulaires et la diffusion de morphogènes).
Jeudi 27 juin
8h30 - 12h (avec pause café à 10h)
Modélisation Hybride
Alexander Bockmayr
Slides:
Hybride Discrete-Continuous Modeling
Temporal constraints in the logical analysis of regulatory networks
Comparing Discrete and Piecewise Affine Models of Gene Regulatory Networks
Résumé : Hybrid systems integrate discrete and continuous dynamics. The goal of this lecture is to give an introduction to hybrid
discrete-continous modeling of regulatory networks. In the first part, we present basic concepts from the theory of hybrid
automata. In the second part, we discuss how discrete models of regulatory networks may be refined by incorporating elements
from continuous dynamics.
15h30 - 19h (avec pause café à 17h)
Interprétation abstraite de modèles de voies de signalisation intracellulaire
Jérôme Feret
Slides
Résumé : Le langage Kappa permet de décrire des interactions entre protéines, comme celles que l'on trouve dans les voies de
signalisation intracellulaire, tout en représentant explicitement la structure biochimique de ces protéines. Il est alors possible
d'exprimer de manière très compacte des modèles pourtant très combinatoires. Nous montrerons, à travers deux exemples
d'interprétations abstraites, que cette information sur la structure des protéines peut être utilisée pour guider des analyses
statiques. La première analyse calculera une sur-approximation des complexes biochimiques accessibles à partir d'un état initial
et d'un ensemble d'interactions, alors que la seconde permettra de simplifier la combinatoire du système d'équations
différentielles sous-jacent.
Vendredi 28 juin
8h30 - 12h (avec pause café à 10h)
Influence des circuits dans les systèmes dynamiques discrets
Elisabeth Remy
Slides
Resumé: L'étude de la dynamique des réseaux de régulations est difficile - on
est très souvent face au problème classique d'explosion combinatoire. D'où le besoin de faire appel à différentes techniques pour accéder
à un maximum de propriétés de la dynamique sans avoir à explorer
exhaustivement l'espace des trajectoires.
Les circuits de régulation sont connus pour être responsables de
l'émergence de propriétés dynamiques importantes, telles que la multi-stationnarité ou la présence d'oscillations entretenues.
Dans le cadre du formalisme discret proposé par René Thomas (et
introduit dans des cours précédents), nous allons étudier finement ces
circuits de régulation, leurs propriétés (leur présence influe
fortement sur le nombre et le type d'attracteurs), et tâcher de
comprendre leur comportement lorsqu'ils sont plongés dans un graphe de
régulation plus grand.
Enfin, en s'appuyant sur l'exemple du réseau de la polarité
segmentaire de la drosophile, nous verrons que, combiné à d'autres
approches, l'étude des circuits joue un rôle important dans l'analyse
des grands graphes de régulation.
Inscription
L’inscription se fait
ICI
Les tarifs incluent les frais d’inscription et de séjour en pension complete, ainsi que la nuit du dimanche 23 au lundi 24:
Etudiant / Doctorant: |
350€ |
Doctorant EDSTIC (Nice): |
300€ |
Postdoctorant: |
450€ |
Personnel académique non CNRS: |
500€ |
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(enseignants-chercheurs, chercheurs,
ingénieurs...)
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Personnel CNRS: |
0€ |
Industriel: |
700€ |
Accompagnateur: |
400€ |
| Supplément chambre individuelle: |
40€ |
Les tarifs seront augmentés de 50€ à partir du 19 mai.
Il est possible de rester du 28 au 30 juin en envoyant un mail à corinne-at-i3s.unice.fr avec un surcoût de 72,10€
par jour et par personne en pension complète en chambre double à régler sur place.
Accès
Navette entre la Tour Fondue et Porquerolles
Porquerolles est une île sur la côte d'Azur, à proximité de Hyères et de Toulon; le seul accès possible est en bateau,
de puis la Tour Fondue (18.5€). La traversée dure 20min environ. Les horaires de départ sont les suivants
(plus d'information ici):
Depuis la Tour Fondu: 7h30, 9h00, 9h30, 10h00, 10h30, 11h00, 11h30, 12h00, 12h30, 13h30, 14h30, 15h30, 16h30, 17h30, 18h30.
Depuis Porquerolles: 8h30, 9h30, 10h30, 11h30, 14h00, 15h00, 16h00, 17h00, 18h00, 19h00.
Bus entre Hyères et la Tour Fondue
La ville la plus proche de la Tour Fondu desservie par la SNCF est Hyères. Depuis la gare de Hyères, la ligne de bus 67
dessert la Tour Fondue. Les horaires de ce bus sont disponibles ici.
Une fois sur l'île de Porquerolles
L'école est hébergée par le centre Igesa de Porquerolles, rue de la Douane, à 5 minutes de marche de l'arrivée du bateau.
Comité scientifique
| Gilles Bernot |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Jean-paul Comet |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Jacques Demongeot |
- AGIM, Grenoble |
| Alain Denise |
- LRI, Orsay |
| Hidde de Jong |
- INRIA, Grenoble |
| François Képès |
- Genopole®, Evry |
| Christian Michel |
- LSIIT, Strasbourg |
| Adrien Richard |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Anne Siegel |
- IRISA, Rennes |
Comité d'organisation
| Gilles Bernot |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Jean-paul Comet |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Adrien Richard |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Elisabetta De Maria |
- I3S, Sophia Antipolis |
| Corinne Jullien |
- I3S, Sophia Antipolis |
Contact (responsables scientifiques)
Jean-Paul Comet
comet-at-unice.fr
04 92 94 27 42
Adrien Richard
richard-at-unice.fr
04 92 94 27 51
Participants
Bernot Gilles (Nice-Sophia Antipolis, Laboratoire I3S)
Blanchard Peva (LRI, Université Paris-Sud XI)
Bockmayr Alexander (Freie Universitaet Berlin)
Boukhobza Taha (CRAN, Université de Lorraine-CNRS)
Budinich Marko (Université de Nantes)
Chancellor Courtney (cole Centrale de Nantes, IRCCYN)
Chango Abalo (Institut Polytechnique, LaSalle Beauvais)
De Maria Elisabetta (Laboratoire I3S, Sophia Antipolis)
Despeyroux Joelle (Nice-Sophia Antipolis, Laboratoire I3S)
Fages François (INRIA)
Feret Jérôme (INRIA)
Gallet Emmanuelle (Ecole Centrale Paris)
Hazgui Hana (Laboratoire AGIM-FRE 3405)
Krzemianowski Guillaume (LIFL équipe BioComputing)
Lhoussaine Cédric (Université Lille 1)
Madelaine Guillaume (LIFL)
Morvan Michel (Centre de Recherche des Cordeliers/ Paris5)
Muzy Alexandre (Laboratoire I3S, Sophia-Antipolis)
Pfarr Abibatou (Institut de Mathématiques de Luminy)
Picard Vincent (Irisa / Inria Rennes-Bretagne Atlantique)
Prigent Sylvain (IRISA/INRIA)
Remy Elisabeth (IML/CNRS)
Richard adrien (Laboratoire I3S, Sophia Antipolis)
Rioualen Claire (Centre de recherche en cancérologie de Marseille)
Roussel Kévin (INRIA Nancy Grand-Est)
Siegel Anne (CNRS)
Thieffry Denis (ENS Paris)
Traynard Pauline (INRIA Paris-Rocquencourt)
Videla Santiago (CNRS UMR 6074 IRISA)
Wucher Valentin (IRISA)
Photos
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