Sujet de thèse:

Méthodes de comparaison de réseaux métaboliques en Bioinformatique

Directeurs de thèse :

Isabelle Dutour et Patricia Thébault

Officiel (avec HDR) : Maylis Delest

Courriels :

isabelle.dutour@labri.fr

patricia.thebault@u-bordeaux2.fr

maylis.delest@labri.fr

Équipe:

MABioVis - Modèles et Algorithmes pour la Bioinformatiqu e et la Visualisation d'informations

 

Description synthétique du sujet

 

[résumé d'au plus 10 lignes]

 

Le sujet de cette thèse porte sur la comparaison des réseaux métaboliques, représentés par des graphes de réactions (les nœuds symbolisent les enzymes et les arêtes les métabolites). Les objectifs du projet sont de deux natures, ils concernent d'une part l'identification des caractéristiques structurelles pertinentes à étudier d'un point de vue biologique, et d'autre part la mise au point de méthodes de comparaison intégrant explicitement l'hétérogénéité des données biologiques.

 

Description détaillée du sujet:

 

[ état de l'art, objectifs, méthodologie utilisée, bibliographie]

 

Entre l'étude spécifique des composants d'un réseau métabolique et son analyse structurale dans son ensemble, il existe des représentations intermédiaires des réseaux basées sur les concepts de motif (réseau de petite taille répété) et de module [1]. Plusieurs définitions de la modularité ont été proposées axées sur la structure topologique des réseaux, sur l'aspect fonctionnel ou sur des notions d'évolution. Une des questions abordées sera de mettre à profit la comparaison inter-organismes ainsi que la réalité biologique pour aborder les différentes méthodes de décomposition de réseaux en sous-graphes (modules). Typiquement, on s'intéressera aux relations entre module et comportement physiologique atypique.

Ces études comparatives s'inscrivent dans la continuité de travaux menés au LaBRI et au CBiB sur une stratégie d'intégration systématique de données biologiques à l'échelle de la cellule [2,3]. Le format homogène de représentation des données permet leur confrontation sur la base d'un modèle probabiliste. Dans le cadre de la thèse, l'étude autour des méthodes de comparaison sera ainsi initiée par l'extension de la stratégie ci-dessus [3]. Cette première approche consistera à prendre en compte des informations structurelles liées aux réseaux métaboliques, et à mettre en œuvre des développements informatiques nécessaires à l'optimisation des comparaisons.

Cette thèse se déroulera dans le cadre d'une collaboration avec des biologistes experts des mollicutes (A. Blanchard et P. Sirand-Pugnet, UMR1090, INRA, Bordeaux 2) [4]. En effet, le métabolisme réduit de ces bactéries en fait d'excellents modèles pour la détermination des voies métaboliques indispensables à la vie. Comparer les réseaux métaboliques des mollicutes permettra de mieux comprendre les spécificités développées par ces organismes au cours de l'évolution et, en comparaison à d'autres bactéries, d'évaluer la diversité et le potentiel métabolique de ces bactéries dites minimales.

 

Bibliographie :

[1] Lacroix V, Cottret L, Thébault P, Sagot M-F, An Introduction to Metabolic Networks and Their Structural Analysis, IEEE Transactions on computational biology and bioinformatics 2008, vol. 5 n°4 pp.D1-D5.

[2] Barriot, R., Poix, J., Groppi, A., Barré, A., Goffard, A., Sherman, D., Dutour, I., de Daruvar, A., New strategy for the representation and the integration of biomolecular knowledge at a cellular scale, Nucleic Acids Res. 2004, 32(12):3581-3589.

[3] Barriot, R., Sherman, D., Dutour, I, How to decide which are the most pertinent overly-represented features during gene set enrichment analysis, BMC Bioinformatics 2007, 8:332.

[4] Sirand-Pugnet P, Lartigue C, Marenda M, Jacob D, Barré A, Barbe V, Schenowitz C, Mangenot S, Couloux A, Segurens B, de Daruvar A, Blanchard A, Citti C, Being pathogenic, plastic, and sexual while living with a nearly minimal bacterial genome. PLoS Genet. 2007 May 18;3(5):e75.