Intitulé du projet: Optimisation d'un algorithme de simulation de réactions biochimiques

Mots clés: Langage de programmation, Biologie systémique, Modélisation, Simulation stochastique

Encadrants: Mathias John, Kirill Batmanov, Cédric Lhoussaine.

HDR: Joachim Niehren

Lieu: LIFL

Poursuite: un sujet de thèse pourra être proposé dans la continuité de ce stage

Financement: gratification d'environ 420€/mois

Résumé du projet: 

L'équipe BioComputing du LIFL a récemment développé plusieurs modèles d'un mécanisme d'expression génétique appelé "community effect". C'est par ce mécanisme que les cellules d'un embryon, lorsqu'elles sont suffisamment nombreuses, vont collectivement "décider" de se spécialiser (en cellules précurseurs de muscle par exemple) [1]. Nos modèles du community effect sont décrits à l'aide de réactions chimiques simples mais comprenant un grand nombre de réactions [2,3].

BioComputing a, par ailleurs, développé un langage de modélisation -- appelé React(C) -- permettant de représenter de manière très compacte un grand nombre (potentiellement infini) de réactions chimiques [4]. React(C) est fondé sur des concepts de langage de programmation qui lui confèrent expressivité et élégance. En revanche, son implantation n'est pour l'instant qu'un prototype dont nous souhaitons améliorer les performances, en l'occurrence pour la simulation du community effect.

L'objectif du stage sera d'optimiser l'implantation actuelle de React(C) pour le cas particulier du community effect et de réaliser des testes de performance. Le stagiaire devra étudier quelques algorithmes de simulations stochastique, se familiariser avec le langage de programmation Scala dans lequel est implanté l'actuel simulateur.

Référence bibliographique

[1] Gurdon JB, Lemaire P, Kato K: Community effects and related phenomena in development. Cell, 75(5):831-4, 1993.
[2] Saka Y, Lhoussaine C, Kuttler C, Ullner E, Thiel M: Theoretical basis of the community effect in development, BMC Systems Biology, 5:54, 2011.
[3] Batmanov K, Kuttler C, Lhoussaine C, Saka Y: Self-organized patterning by diffusible factors: roles of a community effect, technical report, University of Lille 1, 2011, http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00633921/en/.
[4] John M., Lhoussaine C, Niehren J, Versari C: Biochemical reaction rules with constraints, ESOP, LNCS, 6602:338-357, 2011.