Symbiose seminars

  • L’expression du génome dévoile-t-elle sa structure ? Un exemple d’e-science

    Christian DIOT (INRA, UMR Pegase, Saint-Gilles)
    Thursday, April 11, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    De nombreuses études ont montré que l’architecture des génomes et les interactions entre les chromosomes jouent un rôle dans la régulation de l’expression des gènes. Dans ce contexte, nous avons formulé l'hypothèse suivante : la structure du génome affectant l’expression des gènes, l’étude de l’expression des gènes devrait permettre d’accéder à cette structure. Nous avons donc développé une méthode in silico, basée sur les statistiques multivariées et permettant d'explorer la co-expression entre gènes. Réutilisant des données d’expression disponibles, cette méthode a permis la mise en évidence, à l’échelle d’un génome entier, de groupes de gènes co-localisés et co-exprimés. Ces données de co-expression ont ensuite été comparées à des données d’interactions physiques. Nous avons observé que de nombreux gènes co-exprimés interagissent physiquement, confortant ainsi notre hypothèse que la co-expression permet de dévoiler une part de la structure du génome et ouvrant de nombreuses perspectives

     

     

  • Simulating molecular motions with robotics-inspired algorithms

    Juan Cortes (LAAS - CNRS, Toulouse)
    Thursday, April 4, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    The development of methods to compute feasible motions for a system in a physical workspace is an active field of research in robotics since the 70s. Sampling-based algorithms developed in this field during the last decade are efficient and general techniques for exploring constrained high-dimensional spaces. Such algorithms have been successfully applied to challenging problems in diverse domains beyond robotics, including computational structural biology. In this talk, I will give an overview of recent works carried out at LAAS-CNRS in this domain. In particular, I will present robotics-inspired algorithms for simulating protein conformational transitions, and protein-ligand access/exit pathways. The presentation will also show encouraging results on interesting systems such as enzymes and transmembrane proteins.

  • Tara Oceans - First insights into a large scale global oceanic microscopic eukaryote exploration.

    Eric Pelletier (CEA / Genoscope)
    Thursday, March 28, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 
    The Tara Oceans project summarizes about 3 years of marine waters sampling all over the Earth, scratching the surface of a globally yet ignored part of the living world, but a key player in most of the biogeochemical major cycles : the eukaryote plankton. With aboundances reaching more that 10 billions organisms per liter of sea water, and being responsible of about 50% of the overall atmospheric CO2 compartment, describing and understanding these organisms is of outmost importance.
    
    By combining several approaches (genomics, oceanography, physics, chemistry, imaging and informatics), this project is a large and truly interdisciplinary adventure. Constraining to the genomics part only, the huge amount of sequences generated faces us with the need of new tools to distangle these data.
    
    I'll give a global overview of the Tara Oceans goals and organisation, and provides insights into the first results that come out of this fantastic project.
    
  • Genetic and epigenetic signatures of regulatory elements: impact in development and evolution

    Nicolas Nègre (INRA, Montpellier)
    Thursday, March 21, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    Classical examples of transcriptional regulatory elements come from studies in Drosophila melanogaster. However, even after the sequencing of its genome, published in 2000 and completed in 2006, it was not clear that those principles could be applied genome-wide. The modENCODE project seeks to systematically annotate different categories of regulatory elements in the genome of Drosophila. Insulators, enhancers, silencers and promoters have been identified using epigenetic signatures of their activity and their genome-wide function has been studied by genetic as well as computational assays. It became clear that epigenetics play a major role in ensuring that the genetic program is effected correctly during development. However, little is known about the impact of epigenetic phenomenon on evolution processes. It is indeed hard to differentiate genetic contribution to phenotypes from epigenetic contribution. In fact, very little is known about the variation associated to epimutations. We seek to characterize such variation in a noctuid pest Spodoptera frugiperda. This Lepidopteran is found in North and South America as two sympatric strains that can only be differentiated by their host-plant preference: either corn or rice. Since these two plants have been introduced only recently in the habitat by agriculture, it is very likely that they reveal two incipient species, diverging because of their adaptation to host-plant. Such a short time of divergence mostly due to only one selective force is the ideal situation if one wants to find epimutations linked to differentially expressed genes.
     

  • Analyse des structures des protéines à l'aide d'un alphabet structural

    Bernard Offmann (UFIP Université de Nantes)
    Thursday, March 14, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    L'étude des relations séquence-structure représente un enjeu majeur en modélisation moléculaire. Classiquement, celle-ci repose sur une description du repliement d'une protéine en terme de structures secondaires, c'est à dire, en terme d'hélices α et brins β qui représentent les motifs réguliers et les boucles qui représentent des motifs très variables. Or, ces dernières représentent plus de 50% des structures des protéines. Par ailleurs, la description des structures 3D en structures secondaires souffre d'une certaine absence de consensus en fonction des nombreuses méthodes utilisées et l'identification des limites des hélices et des brins reste problématique (Offmann et al, 2007). Ainsi la description de l'état du repliement d'une protéine en terme de ces trois états (hélice, brin, boucle) est loin d'être satisfaisante, ce qui limite les perspectives de leurs utilisations pour l'étude des relations séquence-structure. De nouvelles approches pour la description des structures locales ont ainsi été développées avec notamment la constitution de librairies de petits motifs structuraux récurrents et la définition d'alphabets structuraux.

    Je présenterai les applications autour de l'usage d'un alphabet structural, les blocs protéiques (BPs). Cet alphabet structural est constitué d'un ensemble de 16 petits prototypes structuraux  d'une longueur de 5 résidus chacun qu'on représente par les lettres de a à p. Ces fragments sont définis comme des pentapeptides chevauchants, décrits par un vecteur de huit angles dièdres. J'exposerai le développement d'une méthode pour la comparaison rapide des structures des protéines s'appuyant sur les méthodes d'alignement de séquences (Tyagi et al, 2006 ; 2008). Les développements récents autour des BPs pour la caractérisation des structures locales et pour la reconnaissance du repliement seront abordés (Offmann et al soumis, Mahajan et al en préparation).

    Références
    Manoj Tyagi, Venkataraman S. Gowri, Narayanaswamy Srinivasan, Alexandre G. de Brevern, & Bernard Offmann. A substitution matrix for structural alphabet based on structural alignment of homologous proteins and its applications. Proteins : Struct. Func. Bioinf. 65(1) :32-39, 2006.
    Offmann B., Tyagi M., de Brevern A.G. Local Protein Structures, Current Bioinformatics, 2, 165-202, 2007.
    Tyagi M., de Brevern A.G., Srinivasan N., Offmann B. Protein structure mining using a structural alphabet, Proteins 71:920–937, 2008. 
    Offmann B.*, Mahajan S*., Tyagi M., de Brevern A.G., Srinivasan N., Cadet F.  PB-PENTAPEPT: a platform to investigate the structural features of pentapeptides in protein structures (submitted).
  • Séquençage, assemblage et analyse du chromosome 3B du blé tendre

    Frederic Choulet - INRA - Université Blaise Pascal - Clermont Ferrand
    Thursday, February 21, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    Le génome du blé tendre est hexaploïde, composé de 17 Gb (5x le génome humain), et dont 85% dérivent d'éléments répétés. Ces caractéristiques font que son séquençage reste un véritable challenge même en considérant les débits des technologies actuelles. Afin de réduire cette complexité, une approche utilisant le tri de chromosomes et la construction de banques BAC ordonnées spécifiques de chacun des 21 chromosomes a été réalisée dans le cadre d'un consortium international (Int. Wheat Genome Sequencing Consortium). L'Equipe GENOME à l'INRA de Clermont-Ferrand a établi la première carte physique d'un chromosome de blé (le 3B, 1 Gb à lui seul) en 2008 et, depuis 2010, la production d'une séquence de référence a été entreprise en combinant une approche de séquençage par pools de BAC (8500 BAC au total) et une approche chromosome entier. Je présenterai la stratégie employée et les outils mis en place pour parvenir à assembler une pseudomolécule unique représentative du chromosome 3B. Les résultats concernant la composition, l'organisation et l'évolution du génome de blé seront également discutés.

     

  • BioSpring : un outil de simulation interactive pour construire de grands ensembles biomoléculaires

    Olivier Delalande (Université de Rennes 1)
    Thursday, February 7, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    Le programme de simulation moléculaire BioSpring (co-développement Rennes 1 + IBPC Paris + Univ. Paris XI) permet la manipulation interactive d’une ou plusieurs macromolécules biologiques modélisées par un « réseau élastique augmenté » qui combine un réseau de ressorts et des interactions non-liantes entre pseudo-atomes. C'est un outil de développement qui peut-être utilisé comme « couteau suisse » et constructeur moléculaire puissant, notamment pour préparer des simulations numériques ou pour concevoir des modèles moléculaires compatibles avec des jeux de contraintes expérimentales (RMN, footprint, cross-link, cryo-microscopy, SAXS, etc). Les « expériences » BioSpring sont interactives et intuitives, qualités remarquables pour des approches à visée pédagogique. L'interactivité a nécessité des optimisations du code qui est parallélisé avec OpenMP et porté sur carte graphique (GPU) via OpenCL. Une gestion rapide et efficace des interactions non-liantes est réalisée grâce à une grille de potentiel. L'approche est flexible et permet des scénarios multi-résolution combinant représentation tout atome et gros grain. Plusieurs exemples d'application à des sujets de recherche de biologie fondamentale ou biomédicale seront présentés. L'utilisation de BioSpring pour l'étude du système biomoléculaire dont les dysfontionnements sont à l'origine des myopathies sera exposée plus en détail.  

  • Mise à jour de réseaux d'automates

    Mathilde Noual (ENS Lyon)
    Thursday, January 31, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    Les réseaux d'automates que je considère sont constitués d'automates s'incitant les uns les autres à changer d'état. Dans ces réseaux, "mettre à jour" l'état d'un automate revient à lui imposer de se conformer aux influences qu'il reçoit alors de la part des (autres) automates du réseau. Et choisir un mode de mise à jour pour l'ensemble des automates d'un réseau permet donc de sélectionner certains événements, ou changements, parmi l'ensemble de ceux qui sont a priori possibles. Cela permet aussi d'organiser et d'ordonner les événements les uns par rapport aux autres de façon, par exemple, à imposer que des événements indépendants se produisent simultanément ou, du moins, de manière assez rapprochée pour qu'aucun autre événement ne puisse se produire entre temps. Dans cet exposé, je propose de s'intéresser à l'incidence de différents aspects du mode de mise à jour d'un réseau sur son comportement global, au regard de l'incidence de sa structure. Et je propose de le faire avec des automates à deux états de façon à capturer l'essence primaire de ce problème.

  • TBA

    Alejandro Maass (Center for Genome Regulation, Université du Chili)
    Wednesday, January 30, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    TBA

  • Exploration du réseau d’interactions impliqué dans la maintenance génomique de l’Archaea hyperthermophile Pyrococcus Abyssi.

    Pierre François Pluchon (Ifremer, Brest)
    Thursday, January 24, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

     

    La réplication, la réparation et la recombinaison de l’ADN sont des processus essentiels au sein de chaque cellule. La fidélité de la réplication est indispensable au maintien de l’information génétique et la conservation de l’intégrité des chromosomes est nécessaire à la survie des organismes. Chez les Archaea, les processus en charge de la réplication de l’ADN constituent une version simplifiée du système décrit chez les Eucaryotes. En revanche, la réparation des dommages reste énigmatique puisque les homologues de protéines essentielles de la réparation, identifiées chez les Eucaryotes ou les Bactéries, n’ont été que partiellement identifiés au sein des génomes Archaea. L’absence apparente de protéines de la réparation de l’ADN est encore plus singulière pour les espèces Archaea hyperthermophiles vivants dans des environnements où la température extrême (100°C) catalyse les dommages de l’ADN. Il est probable que la recherche et la caractérisation de nouveaux acteurs de la maintenance génomique chez ce type d’organismes permette la découverte de nouvelles protéines ou de nouvelles voies métaboliques de la réparation de l’ADN.

    Un protocole de purification d’affinité couplé une analyse en spectrométrie de masse a permis d’identifier les partenaires de protéines impliquées dans la maintenance génomique de l’Archaea hyperthermophile Pyrococcus Abyssi. Les interactions identifiées ont permis la construction du premier réseau d’interactions protéine - protéine de la maintenance génomique Archaea.

    L’analyse topologique du réseau a mené à l’identification de nouvelles protéines ainsi que de nouvelles interactions entre des protéines essentielles de la maintenance génomique, conservées avec les Eucaryotes. Plusieurs interactions ont été vérifiées indépendamment ou caractérisées fonctionnellement in vitro ou in vivo. Ces travaux mettent également en lumière l’étroite collaboration entre la réplication et la recombinaison de l’ADN et révèlent de nouveaux aspects de la machinerie de transcription. 

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