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Global Sensitivity Analysis for Uncertain Parameters Applied to a Cardiac Mitochondrial Model

Authors :
Yves Coudière
Michael Leguèbe
Camille Colin
Philippe Diolez
Bachar Tarraf
Stéphane Arbault
Emmanuel Suraniti
IHU-LIRYC
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-CHU Bordeaux [Bordeaux]
Institut de Mathématiques de Bordeaux (IMB)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation et calculs pour l'électrophysiologie cardiaque (CARMEN)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-IHU-LIRYC
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-CHU Bordeaux [Bordeaux]-CHU Bordeaux [Bordeaux]
Université de Bordeaux (UB)
Institut des Sciences Moléculaires (ISM)
Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux [Bordeaux] (CRCTB)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-CHU Bordeaux [Bordeaux]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
This study received financial support from the French Government as part of the 'Investments of the Future' program managed by the Agence Nationale de la Recherchegrant ANR-10-IAHU-04 and also from the project MITOCARD (ANR-17-CE11-0041)
ANR-10-IAHU-0004,LIRYC,L'Institut de Rythmologie et modélisation Cardiaque(2010)
ANR-17-CE11-0041,MITOCARD,Electrophysiologie de la Mitochondrie Cardiaque(2017)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest
Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Tarraf, Bachar
Instituts Hospitalo-Universitaires - L'Institut de Rythmologie et modélisation Cardiaque - - LIRYC2010 - ANR-10-IAHU-0004 - IAHU - VALID
Electrophysiologie de la Mitochondrie Cardiaque - - MITOCARD2017 - ANR-17-CE11-0041 - AAPG2017 - VALID
Source :
CinC, CinC 2020-Computing in cardiology, CinC 2020-Computing in cardiology, Sep 2020, Rimini / Virtual, Italy
Publication Year :
2020
Publisher :
Computing in Cardiology, 2020.

Abstract

International audience; Cardiac mitochondria are intracellular organelles that have several important roles. For instance, they ensure energy metabolism and calcium regulation, thus are linked to the excitation-contraction cycle of the heart cell. Mathematical models are useful to better understand the complexity of mitochondrial dynamics within a cardiac cell, and we are specifically interested in the dynamics of calcium. Litterature models reflect this complexity, especially in terms of number of equations and parameters, which makes them impossible to calibrate to experimental data. In this paper, we apply a global sensitivity analysis on our previously discussed simple mitochondria model [1], in order to quantify the uncertainty of the parameters. This analysis is done in two steps. First we eliminate non-influential parameters of the internal fluxes governing the activity of the mitochondria. Then we perform this analysis on the outputs of our ODE (ordinary differential equation) model, which are the respiratory rates. Finally, we calibrate the remaining influential parameters using a genetic algorithm with respect to experimental respiratory data.

Details

ISSN :
2325887X
Database :
OpenAIRE
Journal :
2020 Computing in Cardiology Conference (CinC)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9b03d69ba5d48db3ebbb73ae1bad25f5