Cytoscape, logiciel pour l’analyse des graphes (biologiques et autres)

logo du logiciel CytoscapeSi on en croit la page What is Cytoscape?, ce logiciel, open source et multi-plateformes, est dédié à l’analyse des graphes biologiques, et plus précisément à la visualisation des interactions moléculaires. Les réseaux biologiques étant formellement équivalents à tous les autres (sommets, liens et attributs), ce logiciel est évidemment adapté à tous les types de réseaux (simples ou non, bipartites ou one-mode, valués ou booléens), y compris les multigraphes ou les réseaux multiniveaux. Public depuis 2002 et la version 0.8, le logiciel, développé en Amérique du Nord (États-Unis et Canada) mais bénéficiant de soutiens plus larges (Institut Pasteur notamment), en est désormais à la version 2.8.3.

Téléchargement et documentation : http://www.cytoscape.org/

 

Import et export des données

Le format natif du logiciel bénéficie de l’extension .cys. Il s’agit en fait d’un fichier unique généré par le logiciel à partir de différents fichiers sources (.xls, .csv notamment).

L’importation de ses propres jeux de données est relativement simple dans la mesure où il suffit d’un fichier .xls, .txt ou .csv comportant deux colonnes (origine – destination) ou plus (attributs des liens seulement). Il suffit de préciser dans la boîte de dialogue l’origine (Source interaction) et la destination (Target interaction). Le type d’interaction proposé par défaut pp (soit protéine – protéine) convient pour la plupart des réseaux. Une boîte de dialogue permet de spécifier le séparateur de colonnes, la présence ou non de noms de colonnes etc. Pour une fois, la mise en forme des données ne devrait pas être trop chronophage.

Pour importer des attributs relatifs aux sommets, dérouler le menu File > Import > Attribute from Table.

Menu pour l’importation

menu d'importation du logiciel cytoscape

 Importation de tables (.xls, .txt, .csv)

importation de tables dans le logiciel cytoscape

Menu pour l’exportation

menu d'exportation du logiciel cytoscape

La taille des graphes étudiés ne devrait guère poser de problèmes : le manuel indique qu’avec 512 Mo de RAM (souvenirs, souvenirs…), le logiciel permet d’étudier des graphes de 20 000 (avec visualisation) à 70 000 sommets (sans visualisation).

Mesures

De nombreuses mesures, tant locales que globales, sont disponibles. Les plugins installés par défaut (et il y en a un nombre respectable, mais bien d’autres sont disponibles) permettent de recueillir de nombreuses données de façon simultanée. Et si on souhaite étudier tel ou tel type de graphe, on peut installer les plugins disponibles à l’adresse http://chianti.ucsd.edu/cyto_web/plugins/. Les mesures peuvent être exportées en bloc, et les nuages de points (avec ou sans courbe d’ajustement) peuvent être sauvegardés en format image ou vectoriel. Comme tous les logiciels récents, les mesures proposées viennent autant de la Social Network Analysis que de l’approche physicienne des réseaux.

plugins du logiciel cytoscape

 

Mesures disponibles via le plugin Netwok Analysis

mesures proposées par cytoscape

Les modifications (supprimer des boucles par exemple) peuvent être effectuées simultanément sur tous les graphes chargés lors d’une session (Plugins > Networks modification). En cas de manipulation hasardeuse, la commande Undo (Ctrl + Z) permet d’annuler celle-ci.

Les visualisations produites sont modifiables à l’envie, tant pour les liens (couleur, épaisseur, style, droits ou courbes) que pour les sommets ou l’algorithme de visualisation, et les résultats sont esthétiquement très satisfaisants. Il est possible de créer et d’enregistrer ses propres styles visuels afin de les réutiliser ultérieurement. Gadget qui peut être utile : il est possible d’importer une image (format .gif, .jpg ou .png) qui servira d’attribut à un ou plusieurs sommets.créer son style visuel avec Cytoscape

La sélection d’un sommet ou d’un ensemble de sommets se fait par simple clic de souris. Les algorithmes de visualisatipn peuvent être appliqués à l’ensemble du graphe (heureusement) ou à une sélection de sommets seulement. Certains sont originaux : ainsi le Attributes circle layout qui aligne sur un même cercle les sommets ayant le même attribut. Enfin, l’export peut se faire en format image ou vectoriel (.pdf, .svg, .eps, et .png notamment).

Exemple de visualisation avec Cytoscape

 

En conclusion (provisoire)

Les indications données ici ont pour seul objectif de faire connaître l’outil et de faciliter sa prise en main, mais les possibilités du logiciel sont beaucoup plus conséquentes et méritent largement d’être explorées. Même les personnes qui sont (comme moi…) lassées des logiciels clicodromes à produire de la belle image devraient être séduites par les capacités de cet outil. D’autant plus qu’il est possible de l’utiliser en lignes de commande !

 

Ressources, aide et tutoriels

La rubrique d’aide, accessible via l’icône bouée, est complète mais plutôt mal fichue, le texte étant mal formaté et obligeant à lire d’interminables lignes horizontales. Plusieurs tutoriaux sont accessibles sur le wiki http://opentutorials.cgl.ucsf.edu/index.php/Portal:Cytoscape. De nombreux jeux de données (biologiques) se trouvent à l’adresse http://www.pathguide.org/. Ils peuvent être importés directement dans le logiciel via le menu File > Import > Network from Web Services

Pour citer le logiciel : Shannon P, Markiel A, Ozier O, Baliga NS, Wang JT, Ramage D, Amin N, Schwikowski B, Ideker T., Cytoscape: a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks. Genome Research, 2003 Nov, 13(11): 2498-504.

 

Note : le logiciel testé est la version 2.8.3 sous environnement Windows 7 – 64 bits.


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