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Sciences et Technologies du Numérique

‘‘BRANE Power’’ : gènes et algorithmes, une alliance pour la chimie verte

Thèse d’Aurélie Pirayre*, prix Yves Chauvin 2018

Trichoderma reesei est un champignon étudié à IFPEN pour sa production d’enzymes utilisées comme catalyseurs dans les procédés de production de biocarburants de 2e générationa.
   
Une compréhension plus fine du fonctionnement de ces gènes étant nécessaire pour tenter d’améliorer l’efficacité de tels procédés, cette thèse visait à révéler la manière dont interagissent ceux qui sont, directement ou non, liés à la production d’enzymes.
   
Le volume considérable et la forte hétérogénéité des données biologiques à analyser pour ce type de recherche ont requis le développement d’algorithmes bio-informatiquesb performants. Une suite d’outils d’optimisation, intégrant des contraintes biologiques et structurelles, a été développée pour élaborer des graphes d’interactions entre gènes.
  
Articulée autour de BRANEc, cette suite comprend :

  •  BRANE Cut(1), méthode dédiée aux réseaux de régulation (figure),
  • et BRANE Clust(2), groupant les gènes selon leurs fonctions biologiques.

L’amélioration, par rapport aux méthodes de référence publiées, a été démontrée, via des données établiesd, sur des micro-organismes modèles.
  
Ainsi validée, BRANE a été employée sur Trichoderma reesei, avec une sélection méticuleuse et prometteuse de gènes candidats.
   
L’aide précieuse apportée par ces nouveaux outils pour identifier rapidement des cascades d’interactions utiles à la production d’enzymes, invite à en étendre le périmètre d’action. Cela passe par l’alliance de nouvelles données « omiques » et de mécanismes épigénétiques, élargie à la parentèle de notre champignon.

a- N’employant que les parties non comestibles des plantes.
  
b- Utilisant la puissance de stockage et d'analyse de l'informatique pour étudier des disciplines des sciences du vivant.
  
c-  Biologically-Related Apriori Network Enhancement.
   
d- À la fois réelles et simulées, mises à disposition par le consortium DREAM
    >> http://dreamchallenges.org

 

Contacts scientifiques :  aurelie.pirayre@ifpen.fr  -  laurent.duval@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 35 - Décembre 2018

* Thèse intitulée « Reconstruction and Clustering with Graph optimization and Priors on Gene networks and Images

Publications

  1. A. Pirayre, C. Couprie, F. Bidard, L. Duval, J-C. Pesquet. BRANE Cut: biologically-related a priori network enhancement with graph cuts for gene regulatory network inference, BMC Bioinformatics, 2015.
    >> DOI: 10.1186/s12859-015-0754-2
        
  2. A. Pirayre, C. Couprie, L. Duval, J-C. Pesquet. BRANE Clust: Cluster-Assisted Gene Regulatory Network Inference Refinement, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 2018, Vol. 15, Issue 3.
    >> DOI: 10.1109/TCBB.2017.2688355

 

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