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Bioinformatique Licence L3 (2016 - 2017) Domaine SNV : Biologie,Agronomie,Scien

Bioinformatique Licence L3 (2016 - 2017) Domaine SNV : Biologie,Agronomie,Science Alimentaire,Ecologie web.facebook.com/ DomaineSNV Bioinformatique Licence « Toxicologie » Melle DAHMANI C.A Cours 1 Introduction générale sur la bioinformatique Domaine SNV : Biologie,Agronomie,Science Alimentaire,Ecologie web.facebook.com/ DomaineSNV Discipline fondée sur des acquis de : La biologie, des mathématiques et de l’informatique. Introduction La bioinformatique constitue une branche nouvelle de la biologie: • Approche in silico, complète les approches classiques de la biologie: in situ (dans le milieu naturel), in vivo (dans l’organisme vivant) et in vitro (en éprouvette). Introduction Plusieurs domaines d’applications:  La génétique des populations  L’environnement (toxicologie…)  La biologie moléculaire  La biologie évolutive Introduction Historique rapide de la Bioinformatique • Années 70 : Premières comparaisons de séquences. • Années 80 : Premières méthodes de prédiction. Premières méthodes d’alignement. Banques de données. Méthodes de recherche dans les banques de données (Fasta et Blast). • Années 90 : Perfectionnement des méthodes. Approches intégrées. • Aujourd’hui : Génomique (structurale: séquençage) Historique rapide de la bioinformatique Comment séquence-t-on un génome ? Une réponse rapide : en morceaux ! Room filled with sequencing machines Courtesy of Celera Genomics Lab technician working with sequencing machines Courtesy of Celera Genomics  Entrepris en 1990  Mission :  Séquençage complet de l'ADN du génome humain.  Achèvement annoncé en avril 2003. Le Projet Génome Humain Le Projet Génome Humain: Objectifs  Séquencer l’ensemble du génome humain (3 milliards de pb)  Identifier tous les gènes dans cette grande quantité de données  (compte préliminaire = ≈25000 gènes)  Chromosomes 22 et 21  avant 2000  Chromosome 20  2001  Chromosome 14  2003 (Publié)  Source de l’ADN séquencé  provient de plusieurs donneurs anonymes, recrutés aux Etats-Unis. Le Projet Génome Humain: Résultats Fragment d’une séquence d’ADN linéaire Représentation de génomes bactériens séquencés Applications de la bioinformatique à la toxicologie ADN La démarche de la bioinformatique Protéine Déduction SPRIQAR Aujourd’hui… Aujourd’hui… LES MÉTHODES IN SILICO • Ces méthodes utilisent la modélisation mathématique de données toxicologiques obtenues in vitro et in vivo. • Elles peuvent être purement statistiques et/ou utiliser les connaissances d’experts toxicologues qui associent les fonctions et les motifs structuraux des molécules chimiques à des réponses toxiques spécifiques. • Par exemple, les QSAR (Quantitative Structure Activity Relationships) visent à modéliser la structure chimique d’un xénobiotique et son activité toxicologique. • Ces approches pourraient réduire jusqu’à 70 % le recours aux tests in vitro sur l’animal. • Les modèles PBPK (Physiologically-based Pharmacocinetic) sont des modèles toxico-cinétiques fondés sur les connaissances fondamentales de la physiologie humaine ou animale. • L’association entre les approches QSAR et PBPK devrait permettre de prédire une toxicité systémique sans avoir recours à l’expérimentation animale. LES MÉTHODES IN SILICO • L’introduction de ces méthodes dans la démarche toxicologique moderne, limitera une expérimentation animale lourde, coûteuse, et qui n’est pas forcément représentative des situations humaines. • L’intérêt de cette approche serait également d’y introduire des facteurs de susceptibilité individuelle pour des situations spécifiques (asthmatiques, cardiaques, obèses, femmes enceintes, enfants, personnes âgées…). LES MÉTHODES IN SILICO La bioinformatique, la toxicologie et la génétique • Dans de nombreux domaines de la biologie (en pharmacologie, en nutrition et en toxicologie): • Programmes scientifiques sont en cours de développement afin de rechercher si les variations génétiques sont l’explication de l’hétérogénéité de réponse à: • un traitement médical, • à un régime alimentaire ou • à l’exposition à un toxique environnemental… • Il est vraisemblable que les données concernant la susceptibilité individuelle ne se limiteront pas longtemps à un ou quelques gènes, il sera nécessaire de prendre en compte un nombre important de gènes. • Ceci demande la constitution d’équipe pluridisciplinaire en toxicologie regroupant: • Les toxicologues • Il est vraisemblable que les données concernant la susceptibilité individuelle ne se limiteront pas longtemps à un ou quelques gènes et il sera nécessaire de prendre en compte un nombre important de gènes. • Ceci demande la constitution d’équipe pluridisciplinaire en toxicologie regroupant: • Les généticiens • Il est vraisemblable que les données concernant la susceptibilité individuelle ne se limiteront pas longtemps à un ou quelques gènes et il sera nécessaire de prendre en compte un nombre important de gènes. • Ceci demande la constitution d’équipe pluridisciplinaire en toxicologie regroupant: • Les bio-informaticiens Merci uploads/Science et Technologie/ cours-1-bioinfo-toxico.pdf