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Réunions

2017

2- Jeudi 2 mars 2017, à 14h
  • Jonathan Behaegel (I3S)
  • Réseaux génétiques hybrides: de la logique de Hoare à l'identification de paramètres
  • La modélisation de la dynamique des réseaux de gènes repose sur des paramètres qui reproduisent les comportements du système. Lorsque le temps considéré évolue de manière continue (temps chronométrique), l'identification des paramètres devient extrêmement difficile. Il devient alors nécessaire de prendre en compte de nouvelles contraintes provenant des données biologiques qui représentent, dans la plupart des cas, des durées entre des événements observés.

    Pour prendre en compte de telles durées, nous étendons le cadre de modélisation de René Thomas en considérant que chaque état qualitatif devient un sous-domaine de l'espace des concentrations dans lequel les trajectoires évoluent de manière continue. Ainsi, chaque trajectoire met un temps non nul à traverser chaque sous-domaine. Il s'agit d'une classe particulière d'automates hybrides linéaires dont les paramètres sont appelés 'célérités'.

    Les traces biologiques observées (succession d'états qualitatifs combinés avec des durées) peuvent alors être interprétées comme une exécution de programme impératif, et la logique de Hoare munie du calcul de la plus faible précondition nous permet de construire des contraintes sur les paramètres du modèle. Nous illustrons ce calcul de la plus faible précondition sur un modèle simplifié du cycle circadien.
    (présentation qui sera faite au GT-BIOSS)
1- 9 février 2017, à 14h
  • Benjamin Miraglio (I3S)
  • A Qualitative Formalism Dedicated to Toxicology
  • Emerging constraints have led the toxicology community to complete the classical paradigm of toxicology with the study of molecular events underlying the toxicity of a chemical substance. This evolution motivates the emergence of new modelling approaches for toxicology. During this presentation, I will introduce a qualitative rule-based formalism dedicated to the domain of toxicology. This new formalism departs from other rule-based formalisms such as BioChAM because it directly encodes possible alterations of equilibrium, instead of making equilibriums emerge from the dynamics of the model. Using a simple example of the energy metabolism, I will show that this formalism is able to describe both the normal evolution of a biological system and its possible toxic disruptions.
    (présentation qui sera faite à Bioinformatics'17)

2016

8- Mardi 13 décembre 2016, à 13h30
  • Giovanni Ciatto (I3S)
  • Formal modeling and analysis of Spiking Neural Networks
7- Mardi 18 octobre 2016, à 13h30
  • Elisabetta de Maria (I3S)
  • Verification of Temporal Properties of Neuronal Archetypes Modeled as Synchronous Reactive Systems
  • There exists many ways to connect two, three or more neurons together to form different graphs. We call archetypes only the graphs whose properties can be associated with specific classes of biologically relevant structures and behaviors. These archetypes are supposed to be the basis of typical instances of neuronal information processing. To model different representative archetypes and express their temporal properties, we use a synchronous programming language dedicated to reactive systems (Lustre). The properties are then automatically validated thanks to several model checkers supporting data types. The respective results are compared and depend on their underlying abstraction methods.
    (présentation qui sera faite à HSB'2016)
6- Mardi 12 juillet 2016, à 13h30
  • Ingrid Grenet (I3S & Bayer CropScience)
  • Apprentissage et machine learning en toxicologie
5- Jeudi 23 juin 2016, à 13h30
  • Rajeev Khoodeeram (I3S)
  • Formal modelling of metabolism at the coarse-grained level with emphasis on cell proliferation
4- Jeudi 12 mai 2016, à 14h
  • Marian Mrozek (Computational Mathematics, Jagiellonian University, Kraków, Poland)
  • Morse-Conley-Forman theory for sampled dynamics
  • Conley theory studies qualitative features of dynamical systems by means of topological invariants of isolated invariant sets. Since the invariants are stable under perturbations and computable from a finite sample, they provide a tool for rigorous, qualitative numerical analysis of dynamical systems.

    In this talk, after a brief introduction to Conley theory, I will present its recent extension to combinatorial multivector fields, a generalization of the concept introduced by R. Forman in his discrete (combinatorial) Morse theory. I will also show some numerical examples indicating potential applications in the study of sampled dynamical systems.
3- Jeudi 21 avril 2016, à 13h30
  • Ophélie Guinaudeau (I3S)
  • Structure et dynamique d'un neurone biologique
2- Jeudi 10 mars 2016, à 14h
  • Emilien Cornillon
  • Hybrid Gene Networks: a new Framework and a Software Environment
  • The modelling framework of René Thomas allows one to design abstract models of gene regulatory networks. In this formalism, time is also abstracted and dynamics are represented by the succession of discrete events. However, for numerous gene networks, the delay between two events is of first interest (circadian clock, cell growth, etc). Here, we present a hybrid Thomas' formalism allowing us to take into account chronometrical information. We give the definition of the formalism and we present a first version of a user-friendly software platform named HyMBioNet. The main difficulty of an hybrid framework resides in the identification of the numerous parameters it involves. We illustrate our approach with an extremely simplified network of the mammalian circadian clock. For this example, we show how to determine accurate parameters. Finally, we show some simulations obtained via HyMBioNet.
    (présentation qui sera faite à aSSB'16)
  • Benjamin Miraglio (I3S)
  • Towards a Computer Aided Toxicology
  • If the classical paradigm of toxicology has been used for centuries, recent toxicological findings, soaring experimental costs and an increasing regulatory pressure have led the toxicology community towards mechanistic toxicology. This new area of research, focused on molecular envents underlying the toxicity of a chemical substance, motivates the emergence of new modelling approaches for toxicology. Here, we introduce a qualitative rule-based formalism inspired from BioChAM with semantics adapted to the specificities of toxicology. Using a simple example of thyroid hormone system, we then show that this formalism is able to describe the possible toxic disruptions of a biological system. We finally introduce ToxBioNet, a software platform dedicated to toxicology cur- rently under development and we present its already implemented simulator.
    (présentation qui sera faite à aSSB'16)
1- Jeudi 21 janvier 2016, à 13h30
  • Maxime Folschette (I3S)
  • Logique de Hoare en temps continu pour les automates hybrides construits sur la théorie de R. Thomas

2015

17- Mardi 15 décembre 2015, à 14h
  • Joëlle Despeyroux (INRIA & I3S)
  • Présentation des travaux en cours
16- Lundi 16 novembre 2015, à 10h
  • Jonathan Behaegel (I3S)
  • A hybrid model of cell cycle in mammals (CSBio'15)
  • Time plays an essential role in many biological systems, especially in cell cycle. Many models of biological systems rely on differential equations, but parameter identification is an obstacle to use differential frameworks. In this paper, we present a new hybrid modeling framework that extends Ren ́ e Thomas’ discrete modeling. The core idea is to associate with each qualitative state 'celerities' allowing us to compute the time spent in each state. This hybrid framework is illustrated by building a 5-variable model of the mammalian cell cycle. Its parameters are determined by applying formal methods on the underlying discrete model and by constraining parameters using timing observations on the cell cycle. This first hybrid model presents the most important known behaviors of the cell cycle, including quiescent phase and endoreplication.
15- Lundi 9 novembre 2015, à 14h
  • Elisabetta De Maria (I3S)
  • Titre à préciser
14- Mardi 3 novembre 2015, à 10h30
  • Alonso Castillo-Ramirez (université de Durham, Angleterre)
  • Ranks of finite semigroups of one-dimensional cellular automata
  • Since first introduced by John von Neumann, the notion of cellular automaton has grown into a key concept in computer science, physics and theoretical biology. In its classical setting, a cellular automaton is a transformation of the set of all configurations of a regular grid such that the image of any particular cell of the grid is determined by a fixed local function that only depends on a fixed finite neighbourhood. In recent years, with the introduction of a generalised definition in terms of transformations of the form τ:A^G→A^G (where G is any group and A is any set), the theory of cellular automata has been greatly enriched by its connections with group theory and topology. In this paper, we begin the finite semigroup theoretic study of cellular automata by investigating the rank (i.e. the cardinality of a smallest generating set) of the semigroup CA(ℤn;A) consisting of all cellular automata over the cyclic group ℤn and a finite set A. In particular, we determine this rank when n is equal to p, 2k or 2kp, for any odd prime p and k≥1, and we give upper and lower bounds for the general case.
13- Lundi 12 octobre 2015, à 14h30
  • Maxime Folschette (I3S)
  • Analyse de la dynamique des réseaux de régulation biologique par interprétation abstraite
  • La modélisation qualitative des réseaux de régulation biologique a connu ses début grâce aux travaux de Kauffman (1969) puis de Thomas (1973) qui ont posé les bases de la modélisation discrète sous forme de graphes. Ceux-ci permettent de grandement réduire la complexité de l'analyse des comportements du système modélisé par rapport aux modèles traditionnels basés sur des équations différentielles. Cependant, la taille de ces réseaux, construits sur la base d'observations expérimentales, a aussi explosé, ce qui a posé à nouveau la question de leur analyse dynamique. Durant ce séminaire, je présenterai le modèle de Thomas, très répandu au sein de la communauté, et je montrerai comment des travaux successifs ont permis d'étendre l'expressivité, mais aussi les capacités d'analyse, de ce type de modèles. Je détaillerai ainsi mes travaux portant sur l'analyse de la dynamique par interprétation abstraite, qui permet d'obtenir des résultats d'atteignabilité sur de grands modèles en très peu de temps. Je présenterai aussi mes travaux consistant à utiliser le µ-calcul polyadique pour effectuer de la recherche de propriétés dynamiques plus complexes sur ces mêmes modèles.
12- Jeudi 17 septembre 2015, à 13h30
  • Joelle Despeyroux (INRIA & I3S)
  • (Mathematical) Logic - Natural Deduction - Sequent Calculus - A Quick Introduction
  • Je vous propose une introduction rapide à la logique que certains appellent 'logique mathématique', par opposition aux autres 'logiques' (temporelle, floue, ...). L'une des caractéristiques d'une telle logique (on peut en inventer plein...) est d'être décrite par un système dit de déduction naturelle, ou par des séquents, et d'avoir de 'bonnes' propriétés.

    L'exposé est prévu pour un public de curieux ne connaissant pas ce domaine. Cette introduction devrait également permettre de comprendre un exposé prévu ultérieurement 'a logical framework for biology' (travail en collaboration avec Elisabetta et Amy Felty), qui utilise une logique (mathématique, donc) que j'ai proposé, avec Kaustuv Chaudhuri, pour décrire, étudier et prouver des propriétés de (l'évolution dynamique de) systèmes biologiques.
11- Jeudi 9 juillet 2015, à 13h30
  • Bonnes Vacances !
10- Mercredi 24 juin 2015, à 13h30
  • Rares Damaschin (I3S)
  • Titre à préciser
9- Jeudi 18 juin 2015, à 13h30
  • Jonathan Behaegel (I3S)
  • Modélisation hybride du cycle cellulaire chez le mammifère
8- Mardi 26 mai 2015, à 14h
  • Patrick Amar (LRI, Université Paris-Sud)
  • Computing with synthetic protocells
  • In this article we present a new kind of computing device that uses biochemical reactions networks as building blocks to implement logic gates. The architecture of a computing machine relies on these generic and composable building blocks, computation units, that can be used in multiple instances to perform complex boolean functions. Standard logical operations are implemented by biochemical networks, encapsulated and insulated within synthetic vesicles called protocells. These protocells are capable of exchanging energy and information with each other through transmembrane electron transfer.

    In the paradigm of computation we propose, protoputing, a machine can solve only one problem and therefore has to be built specifically. Thus, the programming phase in the standard computing paradigm is represented in our approach by the set of assembly instructions (specific attachments) that directs the wiring of the protocells that constitute the machine itself.

    To demonstrate the computing power of protocellular machines, we apply it to solve a NP-complete problem, known to be very demanding in computing power, the 3-SAT problem. We show how to program the assembly of a machine that can verify the satisfiability of a given boolean formula. Then we show how to use the massive parallelism of these machines to verify in less than twenty minutes all the valuations of the input variables and output a fluorescent signal when the formula is satisfiable or no signal at all otherwise.
7- Jeudi 7 mai 2015, à 13h30
  • Cinzia Di Giusto (I3S)
  • Les sessions types pour la biologie (2)
6- Mercredi 22 avril 2015
  • Cinzia Di Giusto (I3S)
  • Les sessions types pour la biologie (1)
5- Jeudi 9 avril 2015, à 13h30
  • Réunion d'équipe sans exposé scientifique
4- Jeudi 26 mars 2015, à 13h30
  • Gilles Enée (I3S)
  • Démonstration du simulateur HymBioNet
3- Jeudi 19 mars 2015, à 13h30
  • Réunion d'équipe sans exposé scientifique
2- Jeudi 12 mars 2015, à 13h30
  • Adrien Richard (I3S)
1- Jeudi 5 mars 2015, à 13h30
  • Emilien Cornillon (I3S)
  • Modèles hybrides de réseaux de régulation biologique