Note ABES Semantic approaches for the meta-optimization of complex biomolecular networks Approches sémantiques pour la méta-optimisation des réseaux biomoléculaires complexes Transittabilité Modélisation logique Raisonnement sémantique Comportement dynamique des réseaux biomoléculaires complexes Simulation qualitative à événements discrets Transittability Logical-based modelling Semantic reasoning Qualitative discrete-event simulation Dynamic behaviour of complex biomolecular networks 005.4 Systèmes moléculaires organisés Modèles mathématiques Transduction du signal cellulaire Optimisation mathématique Les modèles de la biologie des systèmes visent à comprendre le comportement d’une cellule à travers un réseau biomoléculaire complexe. Dans a littérature, la plupart des études ne se sont intéressés qu’à la modélisation des parties isolées du réseau biomoléculaire com les réseaux métaboliques, etc. Cependant, pour bien comprendre le comportement d’une cellule, nous devons modéliser et analyser le réseau biomoléculaire dans son ensemble. Les approches existantes ne répondent pas suffisamment à ces exigences. Dans ce projet de recherche,nous proposons une plate-forme qui permet aux biologistes de simuler les changements d’état des réseaux biomoléculaires dans le but de piloter leurs comportements et de les faire évoluer d’un état non désiré vers un état souhaitable. Cette plate-forme utilise des règles, des connaissances et de l’expérience, un peu comme celles que pourrait en tirer un biologiste expert. La plate-forme comprend quatre modules : un module de modélisation logique, un module de modélisation sémantique, un module de simulation qualitative à événements discrets etun module d’optimisation. Dans ce but, nous présentons d’abord une approche logique pour la modélisation des réseaux biomoléculaires complexes, incluant leurs aspects structurels, fonctionnels et comportementaux. Ensuite, nous proposons une approche sémantique basée sur quatre ontologies pour fournir une description riche des réseaux biomoléculaires et de leurs changements d’état. Ensuite, nous présentons une méthode de simulation qualitative à événements discrets pour simuler le comportement du réseau biomoléculaire dans le temps. Enfin, nous proposons une méthode d’optimisation multi-objectifs pour optimiser la transitabilité des réseaux biomoléculaires complexes dans laquelle nous prenons en compte différents critères tels que la minimisation du nombre de stimuli externes, la minimisation du coût de ces stimuli, la minimisation du nombre de noeuds cibles et la minimisation de l’inconfort du patient. En se fondant sur ces quatre contributions, un prototype appelé CBN-Simulateur a été développé. Nous décrivons nos approches et montrons leurs applications sur des études de cas réels, le bactériophage T4 gene 32, le phage lambda et le réseau de signalisation p53. Les résultats montrent que ces approches fournissent les éléments nécessaires pour modéliser, raisonner et analyser le comportement dynamique et les états de transition des réseaux biomoléculaires complexes. Systems biology models aim to understand the behaviour of a cell trough a complex biomolecular network. In the literature, most research focuses on modelling isolated parts of this network, such as metabolic networks.However, to fully understand the cell’s behaviour we should analyze the biomolecular network as a whole. Avail-able approaches do not address these requirements sufficiently. In this context, we aim at developing a platform that enables biologists to simulate the state changes of biomolecular networks with the goal of steering their be-haviours. The platform employs rules, knowledge and experience, much like those that an expert biologist mightderive. This platform consists of four modules: a logic-based modelling module, a semantic modelling module,a qualitative discrete-event simulation module and an optimization module. For this purpose, we first present alogic-based approach for modelling complex biomolecular networks including the structural, functional and be-havioural aspects. Next, we propose a semantic approach based on four ontologies to provide a rich description of biomolecular networks and their state changes. Then, we present a method of qualitative discrete-event simulation to simulate the biomolecular network behaviour over time. Finally, we propose a multi-objective optimization method for optimizing the transittability of complex biomolecular networks in which we take into account various criteria such as minimizing the number of external stimuli, minimizing the cost of these stimuli, minimizing the number of target nodes and minimizing patient discomfort. Based on these four contributions, a prototype called the CBNSimulator was developed. We describe our approaches and show their applicability through real cases studies, the bacteriophage T4 gene 32, the phage lambda, and the p53 signaling network. Results demonstrate that these approaches provide the necessary elements to model, reason and analyse the dynamic behaviour and the transition states of complex biomolecular networks. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 7377617 Université de Strasbourg Strasbourg 2019-12-31 https://theses.hal.science/tel-02168224 application/pdf 6878934 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2018/Ayadi_Ali_2018_ED269.pdf http://www.theses.fr/2018STRAD035/abes https://theses.hal.science/tel-02168224 https://theses.hal.science/tel-02168224 https://theses.hal.science/tel-02168224 Ayadi Ali 1988-03-28 FR 236682865 https://theses.fr/2018STRAD035 2018STRAD035 https://doi.org/10.70675/86f949a1ze2bfz4230zbd09za67d6104e3d9 2018-09-28 Informatique Strasbourg 131056549 Institut supérieur de gestion (Tunis) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 122335465 Doctorat Docteur es non oui Zanni-Merk Cecilia MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 084091592 Krichen Saoussen MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 183531655 Poch Olivier MADS_PRESIDENT_DU_JURY 070441553 Zanni-Merk Cecilia MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 084091592 Krichen Saoussen MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 183531655 Poch Olivier MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 070441553 Frydman Claudia MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 069140316 Soualmia Lina Fatima MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 112158978 Szczerbicki Edward MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 236683179 Bertrand de Beuvron François de MADS_MEMBRE_DU_JURY_7 132491850 Frydman Claudia MADS_RAPPORTEUR_1 069140316 Soualmia Lina Fatima MADS_RAPPORTEUR_2 112158978 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:004 Institut supérieur de gestion (Tunis) Zanni-Merk Cecilia Krichen Saoussen Poch Olivier Zanni-Merk Cecilia Krichen Saoussen Poch Olivier Frydman Claudia Soualmia Lina Fatima Szczerbicki Edward Bertrand de Beuvron François de Frydman Claudia Soualmia Lina Fatima École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 7377617