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Un système informatique a été développé pour centraliser la cueillette et le traitement des données provenant de la plate-forme protéomique du CHUL (Centre Hospitalier de l'Université Laval). Les informations sont saisies à l'aide d'interfaces web générées en PL/SQL, ou cueillies par des scripts Perl et des macros en VB (Visual Basic). Toutes ces données sont sauvegardées dans une base de données Oracle installée sur un serveur Unix. L'engin de recherche Mascot (Matrix Science), utilisé pour l'identification des protéines, est intégré au système. Ce dernier a grandement réduit le temps dédié à la manipulation des données et à leur analyse, augmentant ainsi la productivité de la plate-forme. La versatilité du système permet l'intégration de nouveaux algorithmes d'analyse de données provenant de divers instruments, ainsi que l'intégration des résultats d'autres plate-formes telles les micropuces, le SAGE, l'hybridation in situ et le QRT-PCR.

Les microorganismes ont développé une résistance accrue aux antibiotiques. Les aminoacyl-ARNt synthétases (aaRS) bactériennes sont essentielles pour la biosynthèse des protéines, car elles permettent de jumeler les acides aminés à leurs ARNt complémentaires. L’inhibition des aminoacyl-ARNt synthétases, telle que la glutamyl- ARNt synthétase (GluRS) dans cette étude, a été identifiée comme une stratégie valable dans la quête de nouveaux antibiotiques. Ainsi, afin de développer un antibiotique efficace et sans toxicité pour l’humain, l’écart évolutif entre les GluRS bactériennes et humaines orthologues a été évalué. Le design rationnel de nouveaux inhibiteurs pour une protéine spécifique se base sur plusieurs critères : les caractéristiques structurales du site actif, l’analogie avec des molécules reconnues pour interagir avec le site actif, le niveau de difficulté lors de la synthèse, conformité aux critères de similitudes aux drogues actives existantes, etc... La caractérisation du site actif permet d’identifier les acides aminés qui interagissent avec les inhibiteurs connus, ainsi que ceux qui pourraient potentiellement participer aux interactions avec un nouvel inhibiteur. Cette étape préliminaire permet déjà d’identifier les caractéristiques principales qui seront vitales pour le design de nouveaux inhibiteurs efficaces chez les enzymes bactériennes et inefficaces chez les enzymes orthologues humaines. Une nouvelle série d’inhibiteurs potentiels a donc été établie et testée in silico à l’aide de l’arrimage moléculaire. Cette approche computationnelle permet de prédire comment les molécules vont s’assembler, ainsi que d’identifier les facteurs qui déterminent la spécificité de l’interaction. Les avantages de cette approche sont multiples. Entre autres, une grande rapidité d’exécution et une faible ressource informatique permettent d’effectuer un criblage à haut débit de banques virtuelles de molécules. Les meilleurs candidats provenant du design rationel et aussi d’un criblage virtuel de plus de 48000 composés sont présentés.

Le traitement des données de séquençage pour les rendre utilisables dans une analyse phylogénétique est long et répétitif. De plus, certaines analyses plus complexes peuvent difficilement être entreprises sans l'automatisation de certaines tâches. La création d'outils bioinformatiques permettrait de diminuer le temps consacré à la préparation des données. Le but de cette recherche est de développer des outils informatiques permettant d'automatiser le traitement de données provenant du séquençage d'organites. Pour ce faire, il a été nécessaire de créer: item des bases de données de gènes d'organites; item des outils pour l'extraction des séquences génétiques dans différents formats; item des outils pour l'identification des gènes d'organismes nouvellement séquencés; item des outils de préparation des données pour l'utilisation lors d'analyses phylogénétiques. Finalement, le bon fonctionnement des outils a été vérifié par l'exécution d'une analyse phylogénétique dont les résultats ont déjà été publiés.

Le but de ce mémoire était d’élaborer des outils informatiques et de les intégrer à une chaîne de traitement et d’analyse des données de biopuces. La chaîne d’analyse mise en place dans ce projet consiste d’abord en SLIMS, un logiciel conçu en PHP et MySQL utilisant des termes compatibles avec les standards MIAME. Il permet le suivi des expériences et des échantillons préalablement à l’extraction des ARN pour les expériences de biopuces. Les données sont prises en charge, à l’aide d’une procédure de transfert, par le logiciel BASE qui gère l’information relative aux biopuces. Finalement, les analyses de données sont réalisées avec différents outils disponibles dans Bioconductor et TM4. Un algorithme a été développé pour annoter tous les gènes de la biopuces. L’analyse d’une d’expérience comparant des épinettes transgéniques surexprimant le gène LIM2 a été faite à l’aide de la chaîne de traitement et d’analyse présentée dans ce mémoire. / The goal of this dissertation was to design and implement a microarray analysis pipeline. The first tool of the microarray pipeline is a web-based LIMS: SLIMS. It allows the storage of all data related to experiments and samples from harvest to RNA extraction. This tool was designed in PHP and MySQL allowing easy access and manipulation of the data. A tranfer algorithm was designed to allow stored data to be automatically integrated into the BASE software, a tool that allows storage and analysis of microarray data. An annotation algorithm was also designed in order to annotate genes that are on the microarrays. A lignin/cellwall annotation was also included to enable the rapid indentification of all the genes related to the lignin biosynthesis pathway and cell wall assembly. This pipeline was used to analyze transgenic spruce overexpressing the pine LIM2 gene.

L’objectif de ce mémoire est de décrire un environnement de développement capable de supporter les besoins du bioinformaticien dans les différents contextes de développement de logiciels de bioinformatique. Ce mémoire présente un environnement de développement et en démontre l’utilisation soit par une conception logicielle, soit par une réalisation logicielle. Trois contextes de développement d’infrastructure logicielle et de logiciels bioinformatique ont été identifiés : • Développement dans le cadre de projets de recherche. Mise en place d’une base de données pour le projet d’étude du parasite Leishmania par biopuces d’ADN complémentaire (ADNc) et développement d’une application WEB permettant de mettre en évidence de façon graphique la transcription polycistronique chez ce parasite. Transcription de plusieurs gènes (cistrons) contigus en un seul ARN messager (ARNm). • Développement dans le cadre de plates-formes de recherche. Évaluation des aspects communs des plates-formes de recherche existantes dans le centre de recherche et conception d’un modèle générique d’application de gestion d’information de laboratoire (LIMS). Évaluation des aspects spécifiques des plates-formes de recherche et développement de logiciels de supports pour la configuration et la lecture de résultats spécifique à la plate-forme de qRT-PCR. • Développement dans le cadre de la plate-forme de bioinformatique. Le premier exemple est un logiciel pour une chaîne de traitement à haut débit de données issues de la plate-forme de biopuces. Le deuxième exemple est un logiciel effectuant des alignements locaux de séquences d’acides nucléiques. Ce logiciel, basé sur BLAST, présente des informations supplémentaires dans un format plus facilement utilisable par d’autres logiciels. / The aim of this essay is to describe a development environement which is able to support bioinformaticians in several contexts for bioinformatics software development. This essay presents a development environement and substantiate its use in each context identified either by a software design or by a complete software realisation. Three development context of software infrastructure and bioinformatic software are identified : • Research project development. Setting up database for Leishmania parasite research project with cDNA microarray and development of a WEB application shed on light the polycistronic transcription of this parasite in graphical way. • Research plateform development. Evaluation of common facets of research platforms and design of a generic model for a laboratory information management system (LIMS). Evaluation of spécific facets of research platforms and development of support software for the qRT-PCR plateform. • Bioinformatic platform development. The first sample is a utility software for a high troughput data flow coming from the microarray platform. The second sample is a software making local alignments of nucleic acid sequences. This software which is based on BLAST, presents additional information in a more usable format for other software.

Thèse de doctorat : Biologie Moléculaire : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse de doctorat : Procédés biotechnologiques et alimentaires : INPL : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Les protéines associées aux membranes sont d'une importance cruciale pour la cellule. Cependant, en raison d'une plus grande difficulté de manipulation, les données biochimiques les concernant sont très lacunaires, notamment au point de vue de la formation de complexes entre ces protéines. L'objectif global de notre travail consiste à combler ces lacunes et à préciser les interactions entre protéines membranaires chez la levure Saccharomyces cerevisiae et plus précisément, entre les transporteurs. Nous avons commencé notre travail par l'étude d'un jeu de données d'interactions à grande échelle entre toutes les perméases détectées par une méthode de double hybride spécialement adaptée aux protéines insolubles (split ubiquitin). Premièrement, la qualité des données a été estimée en étudiant le comportement global des données et des témoins négatifs et positifs. Les données ont ensuite été standardisées et filtrées de façon à ne conserver que les plus significatives. Ces interactions ont ensuite été étudiées en les modélisant dans un réseau d'interactions que nous avons étudié par des techniques issues de la théorie des graphes. Après une évaluation systématique de différentes méthodes de clustering, nous avons notamment recherché au sein du réseau des groupes de protéines densément interconnectées et de fonctions similaires qui correspondraient éventuellement à des complexes protéiques. Les résultats révélés par l'étude du réseau expérimental se sont révélés assez décevants. En effet, même si nous avons pu retrouver certaines interactions déjà décrites, un bon nombre des interactions filtrées semblait n'avoir aucune réalité biologique et nous n'avons pu retrouver que très peu de modules de protéines de fonction semblable hautement inter-connectées. Parmi ceux-ci, il est apparu que les transporteurs d'acides aminés semblaient interagir entre eux. L'approche expérimentale n'ayant eu que peu de succès, nous l'avons contournée en utilisant des méthodes de génomique comparative d'inférence d'interactions fonctionnelles. Dans un premier temps, malgré une évaluation rigoureuse, l'étude des profils phylogénétiques (la prédiction d'interactions fonctionnelles en étudiant la corrééélation des profils de présence - absence des gènes dans un ensemble de génomes), n'a produit que des résultats mitigés car les perméases semblent très peu conservées dès lors que l'on considère d'autres organismes que les extit{Fungi}. Afin d'étudier la régulation des perméases, nous avons ensuite développé et appliqué une nouvelle méthode qui permet d'inférer un réseau de co-régulation génétique sur base de la similarité des empreintes phylogénétiques découvertes dans tous les gènes de levure. Cette méthode, qui n'utilise que les séquences génomiques pour l'inférence du réseau, a donné de très bons résultats, validés extit{in silico} et expérimentalement et son application à l'ensemble des perméases a permis de retrouver plusieurs régulations bien connues, d'en inférer de nouvelles et de proposer de nouvelles pistes de recherche. En parallèle à ce travail, nous avons développé et rendu accessible NeAT un ensemble d'outils informatique consacrés à l'analyse de réseaux biologiques.

Reproduction de : Thèse de doctorat : cSciences agronomiques : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 334 réf.