Symbiose seminars

  • 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. 

  • Algorithmic and Compact Data Structures for NGR & NGS

    Guillaume Blin (IGM, Université de Marne la Vallée)
    Thursday, January 17, 2013 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 
    In this talk, we will address two different topics. In a first part, we will present the succinct data structure of wavelet tree and its usefulness for "Next Generation Sequencing". Wavelet tree is a succinct data structure used to efficiently store strings over an alphabet sigma in compressed space that support Access(x), Rank(y,x) and Select(y,x) operations in O(log(|sigma|)) time. Access(x) returns the character at position x while Rank(y,x) returns the number of occurences of character y before position x. Finally, Select(y,x) returns the position of the xth occurence of character y. After presenting the basics of wavelet trees, we will show how it can be used to efficiently index reads for assembly purpose.
    
    In a second part, we will present some algorithmic results on the "Next Generation Radiotherapies". Radiation therapy is one of the commonly used cancer therapies. The radiation treatment poses a tuning problem: the radiation needs to be effective enough to destroy the tumor, but it should maintain the functionality of the organs close to the tumor (organs at risk). Towards this goal, the design of radiation treatment has to be customized for each patient. We will mainly focus on Intensity Modulated Radiation Therapy using Multi-Leaf Collimator and on Brachytherapy and give some algorithmic results we recently achieved.
    
  • Towards Holistic Analyses of Metagenomic Data

    Mihai Pop (Center for Bioinformatics and Computational Biology, University of Maryland)
    Thursday, January 10, 2013 - 15:00 to 16:00
    Room Aurigny
    Talk abstract: 


    Moving from a DNA sample to a biological interpretation of the information provided by the microbiome entails many experimental and computational steps. Often, these analytical procedures are being developed one at a time, in isolation from the other components of the experimental and analysis pipeline.  As the field is starting to mature, and the scientific questions we want to ask of the microbiome are becoming more clear, it is becoming possible to explore how the individual parts of the analysis affect each other, and to develop the experiment and analysis simultaneously with the goal of extracting maximal information from the microbiome data.   In my talk I will discuss several efforts in my lab in this direction, primarily related to genomic and metagenomic assembly.  Time permitting I will also touch upon issues related to association statistics and dynamic modeling of microbial communities.

    Bio:
    Mihai Pop is an Associate Professor in the Department of Computer Science and the Center for Bioinformatics and Computational Biology at the University of Maryland, College Park.  He received his Ph.D. from Johns Hopkins University in 2000 and has been a Bioinformatics Scientist at The Institute for Genomic Research (TIGR) until 2005 when he joined the University of Maryland.  Dr. Pop’s research focuses on computational analyses of genomic data (primarily sequencing and mapping data) with specific applications in sequence assembly, sequence alignment, and metagenomics.

  • GenoLego: A fast and sensitive method to annotate genes for applications in phylogenetics

    Olivier Mirabeau (INRA -Versailles)
    Thursday, December 20, 2012 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

     

     

    Over the last 15 years a large number of genomes have become available, efficient gene tree reconstruction tools have been developed and computational power has increased dramatically; it has now become possible to address the question of ancient evolution of large multi-gene families, including metazoan G protein-coupled receptors.

    Typically the first step in phylogenetics studies is to annotate genes that code for known protein families, and this can be difficult in the case of divergent genes or diversified protein families. I have developed a hidden Markov model-based method, called GenoLego, designed to efficiently annotate, in genomes, unknown members of large diversified gene families. The program uses a built-in gene model and takes as input genomic sequences and a protein alignment. It sequentially selects portions of the alignments to be modeled, builds a protein profile HMM, constructs a joint gene-protein model, and labels the DNA sequences using a sensitive dynamic programming algorithm to locally predict exons that code for portions of divergent protein members of that multi-gene family. I will give an overview of the model and the algorithms, and present some results on a preliminary benchmark of GenoLego against Genewise, the annotation suite used in Ensembl.  I will then briefly illustrate how this program can be used with two case studies, the evolution of bilaterian rhodopsin beta GPCRs and insect olfactory receptors.

  • Arc orientation in Network Inference

    Patrick Meyer - Machine Learning Group ( Universite Libre de Bruxelles)
    Thursday, December 13, 2012 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    Dans le travail présenté, nous proposons un nouvel algorithme pour l'orientation des arcs d'un réseau inféré sur des données d'expression. L'information sur l'orientation des arcs ne provient ni de séries temporelles, ni d'une connaissance apriori sur les facteurs de transcription.L'intérêt de l'approche est donc de permettre de retrouver les facteurs de transcription d'une cellule rien qu'à partir de données d'expressions.Notre heuristique peut gèrer des réseaux de plusieurs milliers de variables.  

  • Vers une exploration mathématique et algorithmique des interactions intra- et inter-organismes.

    Marie France Sagot (INRIA, Lyon)
    Thursday, November 29, 2012 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

    Dans cette présentation je dresserai un panorama des activités conduites dans l'équipe Inria Bamboo à Lyon. 

  • "De la séquence du génome du pommier au décryptage de son fonctionnement" & "Biologie des communautés microbiennes associées aux semences"

    Jean Pierre Renou & Marie Agnès Jacques (INRA / Agrocampus-ouest / Université d'Angers)
    Thursday, November 22, 2012 - 10:30
    Room Aurigny
    Talk abstract: 

     De la séquence du génome du pommier au décryptage de son fonctionnementLe génome du pommier a été récemment séquencé (Velasco et al. 2010 Nat. Genet.). Cette première séquence, bien qu'imparfaite, étend considérablement le champ des recherches possibles dans cette espèce, en particulier pour identifier les gènes impliqués dans divers caractères d'intérêt et élucider leurs fonctions. Nous avons cependant décidé d'affiner l'annotation fonctionnelle du génome par séquençage haut-débit de transcrits (RNAseq), qui nous a permis de préciser le positionnement et la longueur des unités de transcription, d'identifier de nouveaux transcrits, des occurrences de splicing alternatif et même de trans-splicing. Nous avons ensuite conçu un microarray (technologie Nimblegen) couvrant tous les transcrits annotés du pommier pour procéder à des etudes de transctiptome sur de grandes séries d'échantillons. Une de ces premières études fut l'élaboration un atlas d'expression des gènes dans tous les organes à titre de référence. Les données sont rendues accessibles via le génome browser du "Genome Database for Rosaceae". Les sondes ont été sélectionnées sur la base de la meilleure spécificité d'expression, avec un choix de couvrir chaque locus avec une sonde sens et son équivalent anti sens. De façon surprenante environ 65% des gènes exprimés présentent une transcription anti-sens, avec une grande diversité en fonction des familles de gènes concernées et des organes étudiés. Un séquençage de petits ARN a enfin révélé une parfaite corrélation entre la présence simultanée de transcrits sur les deux brins et le nombre de petits ARN produits sur un locus donné, indiquant une probable régulation négative post-transcriptionnelle  par des "natural antisense Si-RNAs" d'une majorité des gènes. Ce résultat, validé par QRT-PCR directionnelle sur quelques gènes, pose la question de l'exacte signification des mesures d'expression des gènes, habituellement réalisées par QRT-PCR non directionnelles, qui rapportent en fait le niveau d'expression totale des deux transcrits en sens opposé. Biologie des communautés microbiennes associées aux semencesLa semence est le vecteur d’une microflore diversifiée comprenant entre autres des microorganismes pathogènes des plantes mais également de l’homme ainsi que des bactéries bénéfiques au développement des plantes. Les sources d’inoculum de la semence et le rôle de cette semence dans l’établissement des communautés microbiennes associées aux plantules sont méconnues. La graine, de par ses caractéristiques particulières (organe déshydraté), représente un environnement sélectif pour la microflore. L’objectif principal du projet que nous développons est d'établir des liens fonctionnels entre la microflore de la graine et celles de la phyllosphère et de la plantule pour éclairer sur le rôle de la phyllosphère en tant que source de contamination de la graine, le rôle de la graine en tant que source d'inoculum pour la plantule et d’identifier les fonctions propres aux bactéries associées aux semences qui leur permettent de survivre dans cet environnement extrême caractérisé, entre autres, par son faible niveau d’hydratation. 

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