Lectures on Computational Methods for Systemic and Synthetic Biology given by François Fages, Lifeware team, Inria Saclay - Ile de France research center

Lecture Notes

Fages17mpri.pdf (under construction)

Master Course M2, C2-19: computational methods for systems and synthetic biology

Master Parisien de Recherche en Informatique (MPRI) (serveur pédagogique)

Wiki for the projects.

Slides of François Fages's lectures, 12h (the slides of last year will be updated along the course),

with practical exercises to do in http://lifeware.inria.fr/biocham4/ with our online notebook:

• 19 Jan 2017:
  • Introduction to biochemical programming (pdf)
    • TD1_lotka_volterra.ipynb
  • Continuous semantics by ordinary differential equations and model reductions (pdf)
    • TD2_michaelis_menten.ipynb
    • TD4_toggle_switch.ipynb
  • Chemical master equation and moment closures (pdf)
• 26 Jan 2017:
  • Cell signaling networks (pdf)
    • TD6_mapk_markevitch_kholodenko.ipynb
    • TD7_mapk_huang_ferrell.ipynb
  • Model reductions by subgraph epimorphisms (pdf)
  • Reaction hypergraphs and influence graphs (pdf)
  • Influence systems vs reaction systems (pdf)
• 2 Feb 2017:
  • Hierarchy of semantics by abstract interpretation and types (pdf)
    • TD8_delta_notch.ipynb
  • Symbolic model-checking of qualitative properties in temporal logic CTL (pdf)
    • TD10_mapk_CTL_logic.ipynb
    • TD11_cell_cycle_tyson.ipynb
• 9 Feb 2017:
  • Quantitative dynamical behaviors in temporal logic FO-LTL(R_lin), expressivity, parameter search, sensitivity and robustness (pdf)
    • TD12_cell_cycle_tyson.ipynb
  • Examples in quantitative models of GPCR signaling, cell cycle and circadian clock (pdf)
  • Analog computation: theory and compiler of mathematical functions in biochemical reaction systems (pdf)
    • TD15_biochemical_compiler.ipynb
• 18 Feb 2017: delivery of modelling/programming project report
• 23 Feb 2017: projects' oral presentations
• 2 Mar 2017: final written examination

Previous examinations:

• Feb 2017, Nov 2015, Feb 2015, Mar. 2014, Mar. 2013, Mar. 2012, Feb. 2011, Nov. 2009, Nov. 2008, Nov. 2007, Nov. 2006.

Slides of Denis Thieffry's lectures (12h) :

• 20/01/15: pdf
• 27/01/15: pdf, pdf
• 3/2/15: pdf
• 10/2/15: pdf, pdf
• tutorial GinSIM

2007 news:

• For its first participation, the French team was finalist and won the first prize of foundational research at the MIT iGEM 2007 competition on synthetic biology using MGS and BIOCHAM.

ICSB'10 Tutorial "New Computational Methods for Systems Biology"

Edinburgh, UK, October 10, 2010.

Slides of François Fages's tutorial (4h):

• Rule-based modeling of biochemical systems
• Reaction graphs and influence graphs
• Demonstration of Biocham by Sylvain Soliman
• Temporal Logic formalization of biological properties
• Continuous satisfaction degree of temporal properties
• Conclusion

Ecole Jeunes Chercheurs Modélisation formelle de réseaux de régulation biologique

île de Porquerolles, 6-10 juin 2016, 24-28 juin 2013, 6-11 juin 2010.

Dans ce cours nous nous intéressons aux méthodes informatiques qui permettent de raisonner sur un système formel de réactions biochimiques dans ses différentes interprétations dynamiques (hiérarchie de sémantiques, booléenne, discrète, stochastique, continue différentielle), et illustrons les différents concepts par des exemples en biologie cellulaire. Dans la première partie du cours, nous nous focalisons sur les méthodes purement structurelles qui permettent de tirer des informations uniquement de la structure de l’hypergraphe des réactions (lois de conservation, réductions par épimorphismes de sous-graphes, graphe d’influence associé, possibilités de multi-stabilité et d’oscillations,…). Dans la deuxième partie, nous nous focalisons sur les problèmes de biologie quantitative, la formalisation des comportements dynamiques par des contraintes de logique temporelle, et les méthodes associées de recherche de valeurs de paramètres en grande dimension (100) et d’analyses de sensibilité et de robustesse dans ce cadre.

Slides of François Fages's lectures in 2016 (12h):

• Slides
• Slides on detecting model reduction

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