Généralisation de modèles métaboliques par connaissances

Abstract

Les réseaux métaboliques à l’échelle génomique décrivent les relations entre milliers de réactions et molécules biochimiques pour améliorer notre compréhension du métabolisme. Ils trouvent des applications dans les domaines chimiques, pharmaceutiques, et dans la biorestauration.La complexité de modèles métaboliques mets des obstacles á l’inférence des modèles, à la comparaison entre eux, ainsi que leur analyse, curation et amélioration par des experts humains. Parce que l’abondance des détailles dans les réseaux à grande échelle peut cacher des erreurs et des adaptations importantes de l’espèce qui est étudié, c’est important de trouver les correct niveaux d’abstraction qui sont confortables pour les experts humains : on doit mettre en évidence la structure essentiel du modèle ainsi que les divergences de celle-là (par exemple les chemins alternatives et les réactions manquantes), tout en masquant les détails non significatifs.Pour répondre a cette demande nous avons défini une généralisation des modèles métaboliques, fondée sur les connaissances, qui permet la création des vues abstraites de réseaux métaboliques. Nous avons développé une méthode théorétique qui regroupe les métabolites en classes d’équivalence et factorise les réactions reliant ces classes d’équivalence. Nous avons réalisé cette méthode comme une bibliothèque Python qui peut être téléchargée depuis metamogen.gforge.inria.fr.Pour valider l’intérêt de notre méthode, nous l’avons appliquée à 1 286 modèles métaboliques que nous avons extraits de la ressource Path2Model. Nous avons montré que notre méthode aide l’expert humain à relever de façon automatique les adaptations spécifiques de certains espèces et à comparer les modèles entre eux.Après en avoir discuté avec des utilisateurs, nous avons décidé de définir trois niveaux hiérarchiques de représentation de réseaux métaboliques : les compartiments, les modules et les réactions détaillées. Nous avons combiné notre méthode de généralisation et le paradigme des interfaces zoomables pour développer Mimoza, un système de navigation dans les réseaux métaboliques qui crée et visualise ces trois niveaux. Mimoza est accessible en ligne et pour le téléchargement depuis le site mimoza.bordeaux.inria.fr.