Conceptualisation et exploitation d’un graphe de pangénome partitionné comme représentation compacte de la diversité du répertoire génique des espèces procaryotes (2024)

Conceptualization and exploitation of a partitioned pangenome graph as a compact representation of the diversity of the genic repertoire of prokaryote species

2020 •

Guillaume GAUTREAU

Introduites en microbiologie en 2005, les approches pangénomiques visent à compiler l'ensemble de la diversité génomique d'une espèce. Dans ces études, on distingue généralement à l'intérieur du pangénome, le génome coeur, c'est-à-dire l'ensemble des familles de gènes où les représentants géniques sont présents dans tous les organismes; et d'autre part, le génome accessoire qui correspond aux gènes spécifiques à certains organismes seulement. Cependant, on constate que le concept de génome coeur est limitant avec un nombre important d'organismes car des gènes bien que fonctionnellement indispensables peuvent être absents de certains génomes. Pour limiter ce phénomène la quasi-totalité des études utilisent un seuil arbitraire de présence (généralement 95%) pour définir un génome coeur assoupli. De plus, cette dichotomie entre le génome coeur et accessoire ne rend pas compte des nombreuses gammes de fréquence d'apparition des gènes dans un pangénome. Ce...

Les réseaux bayésiens : classification et recherche de réseaux locaux en cancérologie

2010 •

Emmanuel Prestat

En cancerologie, les puces a ADN mesurant le transcriptome sont devenues un outil commun pour chercher a caracteriser plus finement les pathologies, dans l’espoir de trouver au travers des expressions geniques : des mecanismes,des classes, des associations entre molecules, des reseaux d’interactions cellulaires. Ces reseaux d’interactions sont tres interessants d’un point de vue biologique car ils concentrent un grand nombre de connaissances sur le fonctionnement cellulaire. Ce travail de these a pour but, a partir de ces memes donnees d’expression, d’extraire des structures pouvant s’apparenter a des reseaux d’interactions genetiques. Le cadre methodologique choisi pour apprehender cette problematique est les « Reseaux Bayesiens », c’est-a-dire une methode a la fois graphique et probabiliste permettant de modeliser des systemes pourtant statiques (ici le reseau d’expression genetique) a l’aide d’independances conditionnelles sous forme d’un reseau. L’adaptation de cette methode a d...

Découverte et exploration des modules conservés de transformations chimiques dans le métabolisme

Maria Sorokina

The proportion of protein sequences of unknown function in public databases stills very important (42% of UniProt sequences are labelled as "hypothetical", "uncharacterized", "unknown" or "putative"). On the other hand, a number of enzyme activities (about 30%) remain orphan (i.e. there is any known sequence that is linked to this activity). Conserved functional modules identification in the metabolism is one of the possible ways to improve protein functional annotation, by discovering new enzyme reactions and new metabolic pathways. It is in this context that has been developed my PhD thesis, proposing a new representation of the global metabolic network, where reactions sharing the same chemical transformation type are grouped in reaction molecular signatures (RMS). A reaction signature is the difference of its products and substrates stereo signatures molecular descriptors involved in this reaction (Carbonell et al. 2013, http://molsig.sourceforge.net). These RMS are computed for all well balanced reactions involved in at least one metabolic pathway, for which all substrates and products are identified and have an available structure. RMS allow reaction classification in an automatic and expert-independent way and a greater coverage of all enzymatic reactions that the classification of the Enzyme Commission (EC numbers). Starting from a directed reaction network, reaction nodes sharing the same RMS are grouped in a single node, and edges conserve the initial connectivity between reactions. Several scores are then computed for each path in the RMS network in order to assess known metabolic pathways conservation and to discover new ones. The first score, scoreRea, is computed using the average reaction number by RMS and represents the chemical conservation of the path in the whole metabolism. The second one, scoreProt, is based on the protein number associated to each RMS and reflects the enzyme conservation of the path through the tree of life. The next score, scoreTopo, is based on the PageRank centrality and depicts the topological importance of an RMS sequence in the metabolic network. The last metric, the Pathway Conservation Index (PCI) is the number of different reaction paths among known metabolic pathways grouped in a same RMS path. It represents the conservation of chemical transformation sequences in the known part of the metabolism. Most conserved RMS paths are next identified in order to understand the linkage between different conservation types (chemical, enzymatic and topologic) and the biological processes type of metabolic pathways (like biosynthesis or degradation). This metabolism representation has an interesting predictive potential and can be used to identify most conserved parts of the metabolism and to discover new metabolic modules. Moreover, combination of different scores can be used to predict the metabolic role of new pathways using machine learning approaches. Conserved paths of chemical transformations associated to genomic context data will be a useful tool for functional annotation of genes and groups of genes of unknown function.

La convergence des modularit es structurelles et fonctionnelles des syst emes complexes

2009 •

Nicolas Omont

L'objet de cette these est la convergence structure-fonction dans les systemes complexes et ses applications aux systemes vivants et aux systemes technico-economiques. Apres avoir defini la modularite et identifie les difficultes associees a sa definition, cette these formalise le concept de convergence structure-fonction dans les systemes evolutifs et fonctionnels et montre son interet pour l'evolutivite et la robustesse de ces systemes. Ensuite, elle applique ce concept a des problematiques reelles de systemes evolutifs et fonctionnels en biologie et en economie afin d'illustrer son utilite. Ainsi, dans le cadre de la genomique, cette these montre que la longueur des operons bacteriens, qui sont a la fois des modules structurels et fonctionnels, est limitee du fait de contraintes dues a l'interaction des mecanismes de transcription et de replication. Ensuite, elle fait l'hypothese que la modularite structurelle des points chauds de recombinaison correspond au m...

Etude de l'impact d'un changement de régime alimentaire sur le microbiome intestinal de Podarcis sicula

2017 •

Chloé Vigliotti

Nous avons collecte et compare les microbiotes et les microbiomes intestinaux de plusieurs dizaines de lezards de l’espece Podarcis sicula, vivant dans des populations continentales et insulaires croates. L’une de ces populations presentait la particularite d’avoir subi un changement de regime alimentaire recent, une transition d’un regime insectivore vers un regime omnivore (a 80% herbivores) sur une periode de 46 ans. Les analyses de diversite menees sur la region V4 de l’ARN ribosomique 16S de ces communautes microbiennes ont revele que la diversite specifique (diversite alpha) des microbiotes de lezards omnivores (enrichis en archees methanogenes) excede celle des microbiotes de lezards insectivores. Les communautes microbiennes des lezards apparaissent en outre faiblement structurees : 5 enterotypes peuvent etre identifies au niveau du phylum, et 3 phyla majoraires (les Bacteroidetes, les Firmicutes et les Proteobacteries) sont presents dans cette espece. Cependant, ni le regim...

Lire les lectures : analyse de données de séquençage

2016 •

Pierre Peterlongo

sfc-classification.net

SFC'2007

Mounzer Boubou

Etude de la robustesse des graphes sociaux émergents. (Study of the robustness of emerging social graphs)

2012 •

Slimane Lemmouchi

Classification spectrale semi-supervisée : Application à la supervision de l'écosystème marin. (Constrained spectral clustering : Application to the monitoring of the marine ecosystem)

2011 •

Guillaume Wacquet

Dans les systemes d'aide a la decision, sont generalement a disposition des donnees numeriques abondantes et eventuellement certaines connaissances contextuelles qualitatives, disponibles a priori ou fournies a posteriori par retour d'experience. Les performances des approches de classification, en particulier spectrale, dependent de l'integration de ces connaissances dans leur conception. Les algorithmes de classification spectrale permettent de traiter la classification sous l'angle de coupes de graphe. Ils classent les donnees dans l'espace des vecteurs propres de la matrice Laplacienne du graphe. Cet espace est cense mieux reveler la presence de groupements naturels lineairement separables. Dans ce travail, nous nous interessons aux algorithmes integrant des connaissances type contraintes de comparaison. L'espace spectral doit, dans ce cas, reveler la structuration en classes tout en respectant, autant que possible, les contraintes de comparaison. Nous pr...

DIAMOND: Une approche pour la conception de systèmes multi-agents embarqués

2005 •

Dahmane-juv Abai