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Posté par Adrien le Jeudi 16/11/2017 à 00:00
Voir l'histoire de nos gènes

L'informaticienne Aïda Ouangraoua.
Photo: Michel Caron
Malgré des décennies de recherche, la majeure partie de l'information génétique qui nous constitue reste mal comprise.  Loin des laboratoires de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des...), l'informaticienne Aïda Ouangraoua arrive pourtant à voir des secrets complexes, bien gardés dans le creux de notre ADN.

Elle a fait toutes ses études en informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les ordinateurs,...), elle n'est pas biologiste (Sur les autres projets Wikimédia :). Pourtant, Aïda Ouangraoua peut vous expliquer les processus biologiques impliqués dans l'expression des gènes avec une aisance confondante. "Chaque humain a environ 25 000 gènes codant pour des protéines; ils contiennent le matériel pour la production des protéines, qui elles jouent un rôle indispensable dans le fonctionnement de nos cellules. Mais ces 25 000 gènes représentent  à peine 2% du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est...). Par quels mécanismes arrivent-ils à diversifier leur production de protéines ? Et à quoi servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) donc toutes les autres séquences d'ADN dites non-codantes ? Nous en avons identifiées quelques-unes et nous savons désormais qu'elles ont des fonctions  de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) et de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.), mais on ignore pour la plupart lesquelles."

Identifier les séquences fonctionnelles et mettre en évidence leurs structures et leurs rôles possibles est une entreprise titanesque à laquelle s'attèlent des milliers de laboratoires de par le monde (Le mot monde peut désigner :). Ce chantier, qui plus est, requiert la collaboration de plusieurs disciplines. Aïda Ouangraoua, titulaire de la Chaire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) du Canada en complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en...) biologique et informatique, invente des méthodes algorithmiques et mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les...) qui permettent de comparer et déchiffrer les architectures de millions de séquences génomiques. La biologie computationnelle - sa discipline- se situe au croisement de l'informatique, des mathématiques et de la biologie.

Les travaux de son équipe visent à mieux comprendre les mécanismes qui orientent l'évolution et la variabilité des espèces et des individus, d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.). En faisant la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) sur les mécanismes biologiques impliqués dans l'évolution et le contrôle de l'expression des gènes, ils pourraient même contribuer à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter certaines maladies génétiques.

Points de vue différents sur le génome

En 2013, l'équipe du biochimiste Xavier Roucou, de l'UdeS, faisait une découverte qui  a eu l'effet d'une bombe. Après avoir scruté tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le génome humain, le groupe a fait tomber le dogme selon lequel chaque gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN)...) correspond à une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons...). Selon les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) qu'ils ont récoltées, chaque ARN messager code 3,8 protéines, en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...), plutôt qu'une seule, comme cela était admis jusqu'ici. La percée, qui oblige à revoir des notions fondamentales de biologie, a causé de grands remous dans la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Depuis, les travaux du Roucoulab se consacrent entièrement à l'identification des fonctions de ces protéines alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.). Et pour l'aider à y voir plus clair, Xavier Roucou s'est adressé à Aïda et son équipe.

"Nos projets de recherche, effectivement, débutent toujours par une question, un problème biologique. Dans le cas de Xavier, nous voulons savoir quel est le modèle d'évolution qui a conduit au protéome alternatif observé dans les espèces actuelles. Diffère-t-il du modèle d'évolution des gènes qui contiennent ces protéines alternatives ? Pour répondre à ce type de question, nous procédons par comparaison du matériel qui nous est fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés...), en cherchant d'abord ce qui est commun et ce qui est spécifique."

Alors que les techniques d'analyse traditionnelles se concentrent essentiellement sur les séquences elles-mêmes, l'approche adoptée par Aïda Ouangraoua s'intéresse plutôt à leur look, à la manière dont elles sont structurées. Le problème soumis est d'abord traduit dans un modèle qui sera enrichi au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans...) et à mesure de l'avancement des recherches. Une fois perfectionné, le modèle sera transposé en algorithme qui pourra être traité par ordinateurs, et appliqué à de grandes quantités de données biologiques.

Les algorithmes conçus ainsi permettent de voir, de comparer puis de classifier des séquences biologiques en tenant compte de la complexité de leurs architectures. Ces outils informatiques considèrent également les processus biologiques sous-jacents qui influencent ces architectures. "Ces processus biologiques qui modifient les séquences, les structures et l'organisation (Une organisation est) des composantes du génome forment une machinerie extrêmement complexe et diversifiée, ce qui pose un défi considérable et stimulant (Un stimulant est une substance qui augmente l'activité du système nerveux sympathique facilitant ou améliorant certaines fonctions de l'organisme. Parmi les stimulants fréquemment consommés, on trouve la...) pour des informaticiens, souligne Aïda Ouangraoua. Et le défi va en augmentant puisque la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) de données à investiguer et à interpréter est en perpétuelle croissance." La puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) calculatoire, ici, est un élément critique, c'est pourquoi l'équipe de la chaire opère à l'aide de Mammouth (Les mammouths sont des mammifères éteints de la famille des éléphantidés.), le superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur conçu pour atteindre les plus hautes performances possibles avec les technologies connues lors de sa conception, en particulier en terme de vitesse de calcul.) de l'UdeS parmi les plus puissants au Canada.

Les outils développés par la Chaire de recherche du Canada en complexité biologique et informatique permettent de visualiser, littéralement, l'évolution de l'architecture (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) des séquences biologiques et le rôle des facteurs impliqués dans la modification de l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) et des dysfonctionnements dans nos gènes. Plus encore, l'approche développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des...) par Aïda Ouangraoua fournit un éclairage complémentaire aux méthodes conventionnelles privilégiées jusqu'ici au cours des 50 dernières années de recherche en génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non...). Aux yeux de l'informaticienne fascinée par les questions de phylogénie, les modèles et algorithmes basés sur l'architecture contribueront certainement à atteindre l'un des plus grands objectifs de la génomique comparative, qui est de mieux comprendre le rôle de la structure dans le fonctionnement et l'évolution des gènes et des génomes qui peuplent la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous...).

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Source: Université de Sherbrooke
 
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