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(Prof. Denis Noble & Dr Peter Kohl)

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1 (Prof. Denis Noble & Dr Peter Kohl)
CellML & COR Alan Garny (Prof. Denis Noble & Dr Peter Kohl)

2 CellML

3 ______________________________ 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).

4 CellML – Principes de Base
______________________________ CellML – Principes de Base

5 CellML – Structure d’un Modèle
______________________________ CellML – Structure d’un Modèle Unités. Composants. Groupes. Connections.

6 CellML – Mathématiques
______________________________ CellML – Mathématiques

7 CellML – Mathématiques (suite)
______________________________ CellML – Mathématiques (suite)

8 ______________________________
CellML – Unités

9 ______________________________ CellML – Groupements
Contenu : pour spécifier la relation physique entre les différents composants. Encapsulation : pour spécifier la relation logique entre les différents composants.

10 CellML – Groupements (suite)
______________________________ CellML – Groupements (suite)

11 ______________________________
CellML – Réactions

12 CellML – Réactions (suite)
______________________________ CellML – Réactions (suite)

13 ______________________________ CellML – Metadata
RDF : Resource Description Framework

14 ______________________________ 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.

15 ______________________________ 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 ?

16 ______________________________ 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.

17 ______________________________ 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.

18 COR

19 ______________________________ 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.

20 ______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). The normal sinus rhythm.

21 ______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). The normal sinus rhythm.

22 ______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). The normal sinus rhythm.

23 ______________________________ Autres Interfaces
LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). The normal sinus rhythm.

24 ______________________________ 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.

25 ______________________________ 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.

26 ______________________________ 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,

27 ______________________________ 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,

28 ______________________________ 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.

29 ______________________________ 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.

30 ______________________________ CellML
<model name="hodgkin_huxley_squid_axon_1952“ cmeta:id="hodgkin_huxley_squid_axon_1952" xmlns=http://www.cellml.org/cellml/1.0# xmlns:cellml="http://www.cellml.org/cellml/1.0#" xmlns:cmeta="http://www.cellml.org/metadata/1.0#"> ... <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="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <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);

31 ______________________________ 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});

32 ______________________________ 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

33 ______________________________
Modélisation 0D

34 ______________________________
Modélisation 1D

35 ______________________________
2D Modelling

36 ______________________________
3D Modelling

37 ______________________________ Adresses Utiles
CellML : COR :


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