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

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

2 CellML

3 ______________________________ CellML – Introduction Un langage XML qui permet déchanger 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 dentre 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

5 ______________________________ CellML – Structure dun Modèle Unités. Composants. Groupes. Connections.

6 ______________________________ CellML – Mathématiques

7 ______________________________ 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)

11 ______________________________ CellML – Réactions

12 ______________________________ CellML – Réactions (suite)

13 ______________________________ CellML – Metadata

14 ______________________________ CellML – Désavantages Les commentaires ne peuvent quêtre faits par lintermédiaire 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 dautres modèles. CellML sest révélé plus versatile quinitialement prévu. CellML ModelML. Volonté de représenter un modèle avec OWL. Intégration avec, par exemple, BioPAX. 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 lespace. 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 lheure actuelle, ces langages sont très liés à CMISS.

18 COR

19 ______________________________ COR – Introduction COR (1) ? Le sens de COR change dune langue à lautre (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 ).

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

22 ______________________________ Autres Interfaces iCell (SS Demir, icell/).http://ssd1.bme.memphis.edu/ icell/ LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ).

23 ______________________________ Autres Interfaces LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/).http://ssd1.bme.memphis.edu/ icell/

24 ______________________________ Autres Interfaces Cell Editor (fait partie dIn Silico Cell, Physiome Sciences, Inc., LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/).

25 ______________________________ Autres Interfaces LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). Cell Editor (fait partie dIn Silico Cell, Physiome Sciences, Inc., iCell (SS Demir, icell/).

26 ______________________________ Autres Interfaces CMISS (PJ Hunter, LabHEART (JL Puglisi and DM Bers, Am J Physiol Cell Physiol. 2001; 281: C ). iCell (SS Demir, icell/). Cell Editor (fait partie dIn Silico Cell, Physiome Sciences, Inc.,

27 ______________________________ 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 dIn Silico Cell, Physiome Sciences, Inc., Fichiers COM et IP cm

28 ______________________________ Autres Interfaces Also Virtual Cell (LM Loew), Continuity (AD McCulloch), Entelos® PhysioLab® (Entelos, Inc.), BioPSE (CR Johnson), CM16 (A Noma), etc. 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 dIn Silico Cell, Physiome Sciences, Inc.,

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. Disponible gratuitement, source code inclus. Les modèles sont analysés et convertis en code machine (Intel x86) pour une optimisation optimale. Permet la modélisation multicellulaire « simple ».

30 ______________________________CellML ... E_Na E_R i_Na g_Na m 3.0 h V E_Na... 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); enddef;... enddef; Fichier API CMLisible

31 ______________________________Convivialité 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}); Parmi les fonctionnalités : la représentation graphique dune équation.

32 ______________________________ Exécution du Modèle Différentes approches possibles : 1.Pseudo-compilateur, 2.Générer du code C, le compiler pour obtenir une DLL utilisée par le programme, 3.Générer du code @B FADDP FADDP D = A+B+C

33 ______________________________ Modélisation 0D

34 ______________________________ Modélisation 1D

35 ______________________________ 2D Modelling

36 ______________________________ 3D Modelling

37 ______________________________ Adresses Utiles CellML :http://www.cellml.org/http://www.cellml.org/ COR :http://cor.physiol.ox.ac.uk/http://cor.physiol.ox.ac.uk/


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