Modélisation de réseaux biologiques discrets en programmation logique par contraintes

RÉSUMÉ. Des outils informatiques sont nécessaires au développement de la biologie systémique pour analyser qualitativement la dynamique des réseaux d’interaction. Dans ce contexte, notre objectif est de développer un outil autour d’une spécification unique qui permette aux biologistes dans un contexte de connaissances incomplètes et qualitatives, (i) d’inférer des modèles à partir de propriétés comportementales observées; (ii) de déterminer des caractéristiques dynamiques qualitatives comme les états stationnaires, les séparatrices entre bassins d’attraction, les cycles; (iii) d’effectuer des simulations sur la base de modèles partiellement connus. Notre travail est basé sur les réseaux logiques multivalués asynchrones proposés par R. Thomas et E. Snoussi (1989, 1993). Ce formalisme, qui peut être vu comme une abstraction discrète d’une classe spéciale d’équations différentielles affines par morceaux, permet une analyse qualitative du comportement dynamique de tels systèmes. Récemment, ce formalisme a été étendu par de Jong et al. (2004) pour tenir compte de trajectoires qui glissent le long des seuils de discrétisation (“modes glissants”). Nous montrons qu’une telle description formelle d’un réseau biologique peut être facilement exploitée par l’intermédiaire d’une réalisation en Programmation Logique avec Contraintes (PLC) afin d’obtenir les différentes fonctionnalités désirées. Dans cet article, nous présentons la formalisation des réseaux de Thomas-Snoussi étendus et la mise en œuvre de celle-ci en langage déclaratif Prolog IV. Nous illustrons cette approche à l’aide de deux applications à des systèmes biologiques.