Analyse d’accessibilité et révision de la dynamique dans les réseaux de régulations biologiques

Reachability Analysis and Revision of Dynamics of Biological Regulatory Networks

• Auteur / Autrice : Xinwei Chai
• Direction : Olivier Roux, Morgan Magnin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 24/05/2019
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Béatrice Duval
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Roux, Morgan Magnin, Béatrice Duval, Pascale Le Gall, Gilles Bernot, Loïc Paulevé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascale Le Gall, Gilles Bernot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioinformatique

Vérification de modèles (informatique)

Régulation (biologie)

Modélisation des données (informatique)

Mots clés libres

Bioinformatique

Model checking

Heuristique

Révision de modèles

Bioinformatics

Model checking

Heuristics

Model revision

Résumé

Les systèmes concurrents sont un bon choix pour ajuster les données et analyser les mécanismes sous-jacents pour leur sémantique simple mais expressive. Cependant, l’apprentissage et l’analyse de tels systèmes concurrents sont difficiles pour ce qui concerne les calculs. Lorsqu’il s’agit de grands ensembles de données, les techniques les plus récentes semblent insuffisantes, que ce soit en termes d’efficacité ou de précision. Ici, nous proposons un cadre de modélisation raffiné ABAN (Asynchronous Binary Automata Network) et développons des outils pour analyser l’atteignabilité : PermReach (Reachability via Permutation search) et ASPReach (Reachability via Answer Set Programming). Nous proposons ensuite deux méthodes de construction et d’apprentissage des modèles: CRAC (Completion via Reachability And Correlations) et M2RIT (Model Revision via Reachability and Interpretation Transitions) en utilisant des données continues et discrètes pour s’ajuster au modèle et des propriétés d’accessibilité afin de contraindre les modèles en sortie.

Concurrent systems become a good choice to fit the data and analyze the underlying mechanics for their simple but expressive semantics. However, learning and analyzing such concurrent systems are computationally difficult. When dealing with big data sets, the state-of-the-art techniques appear to be insufficient, either in term of efficiency or in term of precision. In this thesis, we propose a refined modeling framework ABAN (Asynchronous Binary Automata Network) and develop reachability analysis techniques based on ABAN: PermReach (Reachability via Permutation search) and ASPReach (Reachability via Answer Set Programming). Then we propose two model learning/constructing methods: CRAC (Completion via Reachability And Correlations) and M2RIT (Model Revision via Reachability and Interpretation Transitions) using continuous and discrete data to fit the model and using reachability properties to constrain the output models.