Bases creuses en algèbre linéaire exacte et simplification algorithmique de modèles biologiques

Abstract

Les nouveaux algorithmes présentés dans cette thèse contribuent à la thématique générale de la simplification des modèles biologiques : le calcul de bases creuses de lois de conservation, la simplification des systèmes d'équations différentielles paramétriques, fréquents en modélisation, et le reverse engineering des modèles.Les algorithmes de cette thèse sont basés sur de l'algèbre linéaire exacte. Le chapitre 2 présente un algorithme glouton exact et garanti permettant de calculer une base la plus creuse parmi toutes les bases d'un espace vectoriel. On l'applique au calcul de lois de conservation de modèles biologiques. Dans le chapitre 3, une variante de cet algorithme utilise la résolution de plusieurs programmes linéaires (avec l'algorithme du simplexe) en variables réelles. Cette variante permet de calculer des bases creuses sans garantir qu'elles soient complètes ou les plus creuses. Le chapitre 4 présente un algorithme permettant de calculer une base la plus creuse modulo un espace vectoriel. Il permet de simplifier des fractions rationnelles en effectuant des changements de variables. Enfin, le chapitre 5 présente un algorithme qui, dans le cas où l'ensemble des lois de conservation d'un modèle biologique n'admet pas de base complète de lois à coefficients positifs, suggère des modèles enrichis d'une ou plusieurs espèces.