IMPBIO

ACI IMPBio - Projet soutenu en 2003 et 2006


 

Développement d'un système informatique de représentation et d'analyse des processus biologiques complexes

http://www-lmgm.biotoul.fr/

 

Coordinateur

Yves Quentin

Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires

Equipes partenaires :

Responsable équipe 1



Cécile Capponi



Laboratoire d'Informatique Fondamentale de Marseille 

Responsable équipe 2

Danielle Ziébelin

Projet HELIX INRIA Rhône-Alpes

Responsable équipe 3

Alain Guénoche

Institut de Mathématique de Luminy

Responsable équipe 4

Jérôme Gensel

Laboratoire Logiciels, Systèmes et Réseaux

 

poster

Objectifs initiaux

Notre objectif est de construire un système informatique de représentation et d'analyse des processus biologiques impliqués dans l'adaptation des bactéries à leur environnement, par intégration des données issues du séquençage. Ces processus biologiques résultent de l'association de différentes protéines participant à un réseau complexe de relations fonctionnelles, physiques, et évolutives. Un premier travail a été réalisé en ce sens, qui a mené au développement de la base de connaissances ISYMOD dédiée aux systèmes de transport ABC et aux systèmes de régulation à deux composants impliqués dans la transduction du signal. Cette base, développée sous AROM, intègre connaissances du domaine et connaissances méthodologiques. Actuellement, seules les relations d'ordre physique y sont modélisées ; les relations fonctionnelles et évolutives doivent maintenant être prises en compte pour une bonne représentation des processus biologiques et de leurs interactions. Nous devons donc compléter la base ISYMOD en y intégrant ces autres relations, et la généraliser à d'autres processus biologiques. Pour ce faire, d'une part AROM doit évoluer pour accueillir ces nouveaux types de relations et faciliter leur analyse, via le développement d'un langage de description de propriétés algébriques de relations n-aires. D'autre part, nous devons développer des méthodes d'acquisition et de classification des objets biologiques et de leur relations, étape qui est à l'heure actuelle le principal goulot d'étranglement du flux de données. Ainsi, des méthodes bio-informatiques seront développées, qui reposeront - entre autres - sur des techniques d'apprentissage automatique supervisé intégrées à ISYMOD. Parallèlement, nous développerons et évaluerons des méthodes d'exploration des graphes modélisant les relations complexes entre objets. A l'issue du projet, ISYMOD intègrera automatiquement de nouveaux systèmes biologiques sans nécessiter d'intervention humaine trop lourde, permettant ainsi de faire face à l'accroissement toujours plus rapide du flux de données. Au niveau biologique, les résultats attendus sont : i) l'identification de nouveaux partenaires protéiques des systèmes, ii) la prédiction des gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle des gènes codant pour ces systèmes, iii) l'acquisition de nouvelles informations sur les substrats transportés par la présence de co-occurrences avec des gènes codant pour des enzymes et, iv) la modélisation des trajectoires évolutives de ces systèmes. Certains systèmes de transport ABC étant impliqués dans la pathogénie des bactéries et dans leur résistance aux antibiotiques, la compréhension des processus biologiques dans lesquels ils sont impliqués est donc d'importance, notamment dans le cadre des problèmes de santé publique. Ce projet structurant se positionne dans un axe de recherche émergeant (modélisation et exploitation des données de la génomique). Il repose sur un réseau de collaborations déjà bien établi et sa réalisation conduira à des développements théoriques originaux. Cependant, la réalisation de ce projet nécessite un renfort en moyens humain et matériel.


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