Analyse statique et réduction de modèles pour un langage de réécriture de graphes à sites
Résumé
Software sciences have a role to play in the description, the organization, the execution, and the analysis of the molecular interaction systems such as biological signaling pathways. These systems involve a huge diversity of bio-molecular entities whereas their dynamics may be driven by races for shared resources, interactions at different time- and concentration-scales, and non-linear feedback loops. Understanding how the behavior of the populations of proteins orchestrates itself from their individual interactions, which is the holy grail on systems biology, requires dedicated languages offering adapted levels of abstraction and efficient analysis tools.
In this manuscript, we describe the design of formal tools for Kappa, a site-graph rewriting language inspired by bio-chemistry. In particular, we introduce a static analysis to compute some properties on the biological entities that may arise in models, so as to increase our confidence in them. We also present a model reduction approach based on a study of the flow of information between the different regions of the biological entities and the potential symmetries. This approach is applied both in the differential and in the stochastic semantics.
Les sciences du logiciel ont un rôle à jouer pour décrire, organiser, exécuter et analyser les systèmes d’interactions moléculaires tels que les voies de signalisation biologiques. Ceux-ci impliquent une grande diversité d’entités biomoléculaires, alors que leurs dynamiques émergent de compétitions pour des ressources communes, d’interactions à différentes échelles de temps et de concentrations et de boucles de rétroactions non linéaires. Comprendre comment le comportement des populations des protéines émerge des interactions individuelles, le saint Graal de la biologie des systèmes, nécessite des langages dédiés offrant des niveaux d’abstractions adaptés et des outils efficaces.
Dans ce manuscrit, nous décrivons la conception d’outils formels pour Kappa, un langage de réécriture de graphes à sites inspiré de la biochimie. En particulier, nous présentons une analyse statique qui calcule des propriétés sur les entités biologiques qui peuvent se former dans les modèles, et ainsi, améliorer notre confiance en ces derniers. Nous présentons de plus une réduction de modèles, basée sur l’étude du flot d’information entre les différentes régions des entités biologiques et sur des symétries éventuelles. Cette approche s’applique à la fois dans le cadre différentiel et stochastique.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
