Un wiki sémantique pour la gestion des connaissances décisionnelles - Application à la cancérologie

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Un wiki sémantique pour la gestion des connaissances décisionnelles - Application à la cancérologie

Thomas Meilender

To cite this version:

Thomas Meilender. Un wiki sémantique pour la gestion des connaissances décisionnelles - Application

à la cancérologie. Intelligence artificielle [cs.AI]. Université de Lorraine, 2013. Français. �tel-00919997�

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Ecole doctorale IAEM Lorraine ´

Un wiki s´ emantique pour la gestion des connaissances d´ ecisionnelles –

Application ` a la canc´ erologie

TH` ESE

pr´esent´ee et soutenue publiquement le 28 juin 2013 pour l’obtention du

Doctorat de l’Universit´ e de Lorraine

(Mention informatique)

par

Thomas MEILENDER

Composition du jury

Rapporteurs : Isabelle Bichindaritz Assistant professor, State University of New York, Oswego Marie-Christine Jaulent Directeur de recherche, INSERM, Paris

Examinateurs : Sylvie Després Professeur, Université Paris 13 Monique Grandbastien Professeur, Université de Lorraine

Directeur : Jean Lieber Maˆıtre de conf´erences (H.D.R), Universit´e de Lorraine

Co-directeur : Nicolas Jay Maˆıtre de conf´erences, Universit´e de Lorraine

(3)

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J'exprimetoutd'abord mesremeriementsàIsabelleBihindaritzetMarie-Christine Jaulent

qui ont aepté d'être les rapporteurs de ette thèse et qui par leurs remarques m'ont permis

d'améliorere mémoire.Meriégalement àSylvie Desprésainsiqu'à Monique Grandbastienqui

ont aepté d'être respetivement examinateur etprésidentedu jury.

Je tiens également à exprimer mes remeriements et ma gratitude à Jean Lieber, mon di-

reteurde thèse,pour sa ompétene,sapédagogie etsonsoutien. Ces années ont été rihes en

enseignements grâe à toi, tant au niveau personnel que professionnel. Ce fut un honneur pour

moide travailler ave e rat-taupe glabre de lareherhe.

Meri également à Niolas Jayde m'avoir enadré etnotamment de m'avoir apportéses lu-

mièressur l'informatiquemédial.

Denombreusespersonnesontpartiipéau projetKasimiresdernières années. Je souhaite

partiulièrement remerierFabienPalomarès d'A2ZId'avoirruau projetetd'avoir nanere

travailetGilles Herengt d'Onolor pour sonaide, sesidées etsonsoutien. Meri également aux

personnels d'A2ZIetd'Onolor pourleur ollaboration.

D'autres ollaborateurs ont mis leur talent au servie duprojet. Un grandmeri à eux, no-

tamment à Aline Zimmer, Fadi Badra, Mathieu d'Aquin, Anh-Djuy Tran, Valentien Jeannot,

JonathanLeeuwen etAnthonyKirkpatrik.

Merià AmedeoNapoli dem'avoiraueilli àOrpailleur, ainsiqu'à touslesautres membres

del'équipequej'aieulahanedetoyer.MeriàtouslesamisduLoriapourlesdisussionset

lesbonsmomentspassésensemble:Stéphane, Yves,Hatem,Nizar,Mehdi,Julien,Saïna, Laura,

Alie, Niolas, Florent, Yesmine, Hana, Elias, Valmi, Emmanuelle... J'en oublie probablement

parmi lesmeilleurs.

Je n'auraiprobablement pasmenéaussiloinmes étudessanslesoutiendemafamille.Meri

à ma Maman d'avoir toujours été là, à Nik et Marie, à PoJo, à Aurore et Olivier (tous mes

v÷ux de bonheur!) et à ma s÷ur de de ÷ur Alex. Meri à mes lleules, Katy et Orane, qui

sanslesavoiront étéd'unsoutienmoral extraordinaire. Longueetbellevie àCamilleetLouise,

etàelui qui vavenir.Et meriégalement d'avoirété làà PapyetManou, Xavier, Fabienne et

Yann, les ousins etousines. Sansoublier un grand meri à lafamille Bendaoud de m'avoir si

haleureusement aueilli.

Pour ma merveilleuseHanna, queta vie soittoujours bonheuretsourire.

Et surtout, meri Rokia pour ton soutien et pour ette superbe aventure que nous vivons

touslesjours.

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(6)

les deux piliersde mavie.

(7)

(8)

Introdution générale 1

Chapitre 1 Contexte appliatif et sientique 5

1.1 Le projetKasimir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2 Les guidesde bonnespratiquesliniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Le Websémantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.4 Outils du Web sémantiquepour l'informatique médiale . . . . . . . . . . . . . . 22

1.5 Conlusion partielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Chapitre 2 État de l'art des wikis sémantiques 31 2.1 Les wikis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.2 Les wikissémantiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.3 Les moteursde wiki sémantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Chapitre 3 OnoLogiK, un wiki sémantique pourles référentiels en onologie 51 3.1 Un wiki sémantiqueen médeine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.2 Migration d'unsite statiqueversun wiki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

3.3 Annotation desGBPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.4 Exploiter lesannotations sémantiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.5 Évaluationpar les utilisateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Chapitre 4 Connaissanes déisionnelles en médeine 73 4.1 Des formatspour lesGBPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

4.2 Synthèse desformats deGBPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

4.3 Websémantique etGBPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

(9)

Chapitre 5 Édition sémantique d'arbres de déision ave KatoS 95

5.1 Un langagegraphique pour l'édition desGBPI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

5.2 Lesapaités d'export . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

5.3 Extensionsdu langage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

5.4 L'éditeur KatoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

5.5 Évaluationdesapaités demodélisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

5.6 Conlusionpartielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

Chapitre 6 Perspetives 115 6.1 Évolutions d'OnoLogiK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

6.2 Évolutions deKatoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

6.3 Perspetivespour leprojetKasimir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

6.4 Conlusionpartielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Conlusion générale 135

Liste des abréviations utilisées 137

Bibliographie 139

(10)

1.1 ExtraitsduGBPCsurlestumeursappendiulaires, disponibledanseformat sur

le site Web d'Onolor avantavril2012. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2 Cyle de vie d'unGBPCédité par Onolor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3 Hiérarhiede doument de GEM.Soure :Tran et al.[2009℄. . . . . . . . . . . . 13

1.4 Layer ake duWeb sémantique, traduit etadaptéde Semantiweb.org [2011℄. . . 14

1.5 Exemplesde syntaxesRDF,lasyntaxeRDF/XML (a)etlasyntaxe N3 (b). . . . 17

1.6 Exemple d'uneontologie RDFSen syntaxe N3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.7 Exemple de requêteSPARQL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.8 NuageduWebdedonnées(soure:http://rihard.yganiak.de/2007/10/lod/, 2011). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.9 Appliation d'EdHiboudanslaadrede laformalisationd'unGBPCsurlaneu- tropénie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.1 Extrait du wikitext (a) de Mediawiki d'une page sur d'Artagnan et son rendu nal (b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2 Représentation d'une page onernant D'Artagnan dans un wiki lassique (a) et dans unwiki sémantique(b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.3 Wikitext d'unepage onernant d'Artagnan(a)dansMW(b)et dansSMW (). 39 2.4 Formulaires d'édition d'uneinstanesous KiWi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.5 Formulaired'édition d'une instanesousOntoWiki. . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2.6 Une page sur lesontinents éditée ave lelangage ACE dansAeWiki. . . . . . . 44

2.7 Éditeurs d'AeWiki pour l'ajout d'une phrase en langage ACE (a) etlaréation d'une page (b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.8 Page onernant l'indie demasseorporellesurKnowWE. . . . . . . . . . . . . 47

3.1 Exemple d'utilisationd'un modèledansSMW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.2 Représentation du proessusde migration versun wiki sémantique. . . . . . . . . 57

3.3 Proessus demiseà jour desGBPC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.4 Éléments méthodologiques d'unemigration d'unsite Webstatique versune solu- tion duWebsoial sémantique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.5 Annotations sémantiques d'unréférentiel par unmodèle etahage résultant. . . 64

3.6 Terme MeSHTumeurs del'÷sophage tel qu'importé dansOnoLogiK. . . . . 65

3.7 Exemples de syntaxe d'une requête sémantique dans SMW (a) et l'ahage de sonrésultat dansOnoLogiK (b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.8 Proessus deréation d'unebibliographie ontextualisée. . . . . . . . . . . . . . . 68

3.9 Exemple de données importéesdepuis DBpedia et Drugbank onernant lagem-

(11)

4.1 Exemplede MLM ensyntaxe Arden,traduit dede Clerqet al. [2004℄. . . . . . . 75

4.2 Représentation des états des plans dans Asbru et de leurs onditions de transi- tion[Kaiser etMiksh,2005℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

4.3 Édition d'unGBPI ave AsbruView [Kosara etMiksh,2001℄. . . . . . . . . . . . 77

4.4 Méthodologiededéveloppementd'unGBPIaveSAGE(traduitdeTuetal.[2004℄). 79 4.5 Éditiond'unGBPIsurl'immunitédesnourrissonséditéaveProtégé(Soure:SAGE [2013℄).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

4.6 Aperçudesomposantsdu framework GASTON. Les retangles orrespondent à des logiiels et les arrondis à des modèles de données. Soure : de Clerq et al. [2001℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

4.7 Édition d'un GBPI au format GLARE ave Guide Lines Environnement Devel- oppement, reprisd'Anselmaet al. [2007℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

4.8 Graphe dirigé auformat GLIF surletraitement de la toux,traduit de de Clerq et al.[2004℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

4.9 Sénariosrelatifs à lagestionde l'hypothyroïdisme dansPRODIGY[PRODIGY, 2011℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

4.10 ReprésentationdestâhesdansPROforma:hiérarhiedel'ontologiePROforma Task Ontology (a), graphe de transitiondes états de estâhes (b) et exemple deGBPI (). Adaptésde Kaiser etMiksh[2005℄ etde Grando et al. [2012℄. . . . 87

5.1 Arbre syntaxiquement orret, extrait du GBPC Onolor onernant le ol de l'utérus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

5.2 Un extrait duGBPI Onolor du aner du ol de l'utérus limité au ol (a) etsa tradutionen OWL (b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

5.3 Exportvers lesslots Maintenane etLibrary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

5.4 Exportvers leslot Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5.5 Exportvers leslot Evoke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5.6 Exportvers leslot Logi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5.7 Exportvers leslot Ation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

5.8 Extrait d'arbre dedéision adaptédu GBPIOnolor onernant lelon.. . . . . 105

5.9 Extrait d'arbre duGBPI Onoloronernant lelon. . . . . . . . . . . . . . . . 106

5.10 Interfae de l'éditeurd'arbres KatoS etdétailde sesomposants. . . . . . . . . 107

5.11 Arhiteture généralede KatoS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

5.12 Page d'OnoLogiK présentant unarbre éditéave KatoS. . . . . . . . . . . . . 110

5.13 Communiation entre KatoSetOnoLogiK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

5.14 Requête SPARQL (a) sur KOWL et sa réponse (b) destinées à déterminer les lasses d'unereommandation liée àune instanede situation dénie.. . . . . . . 112

5.15 KatoS ombiné àEdHibou. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

6.1 Édition d'un requête sous PubMed à partir du desripteur Stomah Neoplasms. Soure:NCBI [2013a℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

6.2 Classiation TNM extraitedu GBPI Anus d'OnoLogiK (6.2a) et détaildes stadesorrespondants(6.2b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

6.3 Édition d'une onnaissane à diérents niveaux du ontinuum de formalisation desonnaissanes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

6.4 Desription du CP représentant le lien entre situation et reommandation dans l'algorithmed'exportde KatoS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

(12)

desniveaux deonnaissanes dansOnoLogiK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

6.6 PropositionsdedélinaisonduCPIndexationparMeSHsousformedewikitext

(6.6a), de modèlede wiki (6.6b) etdeguredu langage KatoS (6.6). . . . . . 131

6.7 Proposition d'arhiteture logiiellepour leprojetKasimir. . . . . . . . . . . . . 131

6.8 Propositionsdemodèlesprésentantl'aquisition(6.8a),letest(6.8b)etl'exploita-

tion desdonnées(6.8) dansleprojetKasimir. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

(13)

(14)

1.1 Ressouresintroduites par OWLetleursyntaxe en logiquededesriptions (LD).

C

^et

D

^sont^des^lassesÔWL^(desôneptsên^LD),

R

^,

R

1^et

R

2^sont^des^propriétés

(des rlesen LD),

a

^et

b

^sont ^desînstanes^(des îndividusên^LD),

n

êstûnêntier

positif. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.2 Caratéristiques de quelques unes des prinipales ressoures ontologiques médi- ales. Soures :Bodenreider[2008℄, Freitaset al. [2009℄ . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.1 Réapitulatif desmoteursde wiki etdeleurs fontionnalités.. . . . . . . . . . . . 49

3.1 Espaes d'édition etdroitsassoiés dansOnoLogiK. . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.1 Réapitulatif desformatsde déision desGBPI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

5.1 Les formesetleursigniation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

6.1 Support des modèles de Control-ow pour Asbru, EON, GLIF, PROforma et KatoS.Soure :Mulyar et al. [2007℄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

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