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(Prof. Denis Noble & Dr Peter Kohl)
CellML & COR Alan Garny (Prof. Denis Noble & Dr Peter Kohl)
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CellML
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______________________________ CellML – Introduction
Un langage XML qui permet d’échanger des modèles décrivant des processus cellulaires et sous-cellulaires. CellML utilise MathML pour décrire les modèles de manière mathématique. Un modèle consiste de composants. Chacun d’entre eux contient des variables et des équations mathémati-ques qui les manipulent. Des metadata peuvent être incorporées via RDF (Resource Description Framework).
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CellML – Principes de Base
______________________________ CellML – Principes de Base
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CellML – Structure d’un Modèle
______________________________ CellML – Structure d’un Modèle Unités. Composants. Groupes. Connections.
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CellML – Mathématiques
______________________________ CellML – Mathématiques
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CellML – Mathématiques (suite)
______________________________ CellML – Mathématiques (suite)
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CellML – Unités
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______________________________ CellML – Groupements
Contenu : pour spécifier la relation physique entre les différents composants. Encapsulation : pour spécifier la relation logique entre les différents composants.
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CellML – Groupements (suite)
______________________________ CellML – Groupements (suite)
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CellML – Réactions
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CellML – Réactions (suite)
______________________________ CellML – Réactions (suite)
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______________________________ CellML – Metadata
RDF : Resource Description Framework
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______________________________ CellML – Désavantages
Les commentaires ne peuvent qu’être faits par l’intermédiaire de RDF. Gestion des groupements et connexions entre les différents composants/variables. Très bien pour la modélisation cellulaire, mais pas adapté pour la modélisation multicellulaire.
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______________________________ CellML – Futur
CellML 1.1 est maintenant disponible pour évaluation. La principale différence est la possibilité de réutiliser des composants d’autres modèles. CellML s’est révélé plus versatile qu’initialement prévu. CellML ModelML. Volonté de représenter un modèle avec OWL. Intégration avec, par exemple, BioPAX. OWL : Ontology Web Language OMG : Object Management Group UML : Unified Modelling Language MOF : Meta Object Facility Connexion avec des outils/représentations OMG tels que UML ou MOF ? Intégration au groupe OMG des Sciences de la Vie ?
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______________________________ CellML – Futur (suite)
Supprimer les réactions chimiques et biochimiques. Elles devront être converties en leur équivalent mathématique. Supprimer tout ce qui est spécifique à un domaine particulier. Utilisation de RDF et OWL.
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______________________________ FieldML & AnatML
FieldML et AnatML sont deux autres langages XML développés par Auckland. FieldML est utilisé pour décrire une structure dans le temps et l’espace. AnatML a initialement été développé pour manipuler des informations et documentations géométriques obtenues durant un projet de modélisation du squelette et des muscles humains. A l’heure actuelle, ces langages sont très liés à CMISS.
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COR
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______________________________ COR – Introduction
COR (1) ? Le sens de COR change d’une langue à l’autre (e.g. le cœur en latin). COR (2) ? Dans le contexte actuel, COR veut dire Cellular Open Resource. Quoi ? Un environnement pour simuler des problèmes électrophysiologiques cellulaires et multicellulaires. Pourquoi ? OxSoft HEART a du être stoppé après presque 20 ans de développement.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). The normal sinus rhythm.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). The normal sinus rhythm.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). The normal sinus rhythm.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). The normal sinus rhythm.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). Cell Editor™ (fait partie d’In Silico Cell™, Physiome Sciences, Inc., The normal sinus rhythm.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). Cell Editor™ (fait partie d’In Silico Cell™, Physiome Sciences, Inc., The normal sinus rhythm.
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). Cell Editor™ (fait partie d’In Silico Cell™, Physiome Sciences, Inc., The normal sinus rhythm. CMISS (PJ Hunter,
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). Fichiers COM et IP iCell (SS Demir, icell/). Cell Editor™ (fait partie d’In Silico Cell™, Physiome Sciences, Inc., cm The normal sinus rhythm. CMISS (PJ Hunter,
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______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). CMISS (PJ Hunter, iCell (SS Demir, icell/). Cell Editor™ (fait partie d’In Silico Cell™, Physiome Sciences, Inc., The normal sinus rhythm. Also Virtual Cell (LM Loew), Continuity (AD McCulloch), Entelos® PhysioLab® (Entelos, Inc.), BioPSE (CR Johnson), CM16 (A Noma), etc.
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______________________________ Spécifications
Remplacement pour OxSoft HEART 4.X, mais avec des fonctionnalités en plus. Construit autour de CellML. Les modèles ne sont pas codés en dur. A la place, ils sont stockés dans des fichiers qui peuvent être édités. Les modèles sont analysés et convertis en code machine (Intel x86) pour une optimisation optimale. Permet la modélisation multicellulaire « simple ». Disponible gratuitement, source code inclus.
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______________________________ CellML
<model name="hodgkin_huxley_squid_axon_1952“ cmeta:id="hodgkin_huxley_squid_axon_1952" xmlns= xmlns:cellml=" xmlns:cmeta=" ... <units name="millisecond"> <unit prefix="milli" units="second" /> </units> <component name="sodium_channel"> <variable name="i_Na" public_interface="out“ units="microA_per_cm2" /> <math xmlns=" <apply id="E_Na_calculation"><eq /> <ci>E_Na</ci> <apply><plus /> <ci>E_R</ci> <cn cellml:units="millivolt">115.0</cn> </apply> <apply id="i_Na_calculation"><eq /> <ci>i_Na</ci> <apply><times /> <ci>g_Na</ci> <apply><power /> <ci>m</ci> <cn cellml:units="dimensionless">3.0</cn> <ci>h</ci> <apply><minus /> <ci>V</ci> </math> </component> </model> Fichier API CM Lisible def model hodgkin_huxley_squid_axon_1952 as def unit millisecond from unit second {pref: milli}; enddef; ... def comp sodium_channel as var i_Na: microA_per_cm2 {pub: out}; E_Na = E_R+115.0{millivolt}; i_Na = g_Na*pow(m, 3.0{dimensionless})*h*(V-E_Na);
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______________________________ Convivialité
Parmi les fonctionnalités : la représentation graphique d’une équation. ode(Xr1, time) = 50.0{dimensionless}/ (1.0{dimensionless}+ exp(-(V-5.0{millivolt})/9.0{millivolt}))* (1.0{dimensionless}-Xr1)- 0.05{dimensionless}* exp(-(V-5.0{millivolt});
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______________________________ Exécution du Modèle
Différentes approches possibles : Pseudo-compilateur, Générer du code C, le compiler pour obtenir une DLL utilisée par le programme, Générer du code machine. D = A+B+C FADDP ST(1) DEC1
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Modélisation 0D
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Modélisation 1D
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2D Modelling
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3D Modelling
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______________________________ Adresses Utiles
CellML : COR :
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