GÉNOMIQUE ET INFORMATIQUE

La presse généraliste, et bien entendu la presse spécialisée, se font régulièrement l'écho du séquençage complet d'un nouveau génome. Il est cependant impossible pour le grand public de se rendre compte à quel point les choses vont vite: sont disponibles actuellement les séquences complètes des génomes de 51 bactéries et de 4 organismes multicellulaires, cependant que sont en cours les séquençages de 210 (!) génomes bactériens et de nombreux organismes supérieurs (rat, souris, chimpanzé et plusieurs plantes en particulier). Pour le non spécialiste, il n'est pas non plus facile d'imaginer le rôle crucial de l'informatique dans le processus conduisant à la connaissance de la séquence complète d'un génome. En fait, l'ordinateur joue un rôle central à toutes les étapes, depuis la gestion des données brutes dans les centres de séquençage jusqu'à l'assemblage final de la séquence complète, la recherche des gènes et la mise à disposition des résultats dans des banques spécialisées. Si l'on définit la génomique comme étant "le séquençage des génomes puis tout ce que l'on peut en tirer", alors à coup sûr il n'y aurait pas de génomique sans informatique. Certes, et l'on ne peut que s'en féliciter, le dernier mot revient toujours au biologiste. Mais il n'est pas faux d'affirmer que grâce -entre autre- à l'informatique, notre vision des génomes et de leur évolution a été bouleversée. Plus les séquences s'accumulent et plus la fameuse image de F. Jacob concernant "le bricolage de l'évolution" s'avère pertinente. Pour le biologiste que je suis, et sans doute pour la majorité des gens, l'apport principal de la génomique est de nous donner des pistes pour répondre aux questions classiques et lancinantes "qui suis-je, d'où viens-je, où vais-je?" grâce à la comparaison des séquences de différents génomes. Ces comparaisons ont le mérite de remettre les choses à leur place et de nous rappeler le devoir d'humilité: que notre génome ne comporte guère que deux fois plus de gènes que celui d'un ver microscopique ne flatte sans doute pas notre ego et nous montre bien l'étendue de notre ignorance. D'un point de vue plus pratique, c'est la connaissance de la batterie complète des gènes d'un organisme qui permet de réaliser des "puces à ADN" grâce auxquelles des kits de diagnostic simples et efficaces peuvent être mis au point -après toute une série d'analyses informatiques non triviales. C'est certainement une bonne nouvelle pour le thérapeuthe. A nous cependant de veiller à ce que leur usage ne soit pas indûment détourné à des fins de "sélection" inadmissibles. A nous également de faire le tri entre le possible et les promesses prématurées de thérapie génique triomphante. Il est clair que "la génomique" est source de progrès incontestables dans la connaissance pure et dans ses applications. Il n'en reste pas moins, et la chose est banale, qu'elle soulève de nombreuses questions morales ou éthiques: elles ne sont pas près d'être résolues tant l'ampleur des aspects financiers qui en découlent faussent le débat, qui n'est d'ailleurs pas simple ....

VIDEO                CANAL  U                     LIEN

(si la video n'est pas accéssible,tapez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U.)

LES ARCHITECTES DU VIVANT (1998)
Les protéines sont des macromolécules qui sont à la base du fonctionnement cellulaire des organismes vivants. Pour connaître leurs fonctions, il est indispensable de connaître leur structure car leur forme va conditionner leurs fonctions. La cristallographie par diffraction de rayons X est une technique permettant de visualiser les structures moléculaires. Pour des raisons encore inexpliquées, une molécule organique, par mise en solution puis évaporation, va former un dépôt cristallin. Les cristaux, éclairés par un faisceau de rayons X, fournissent un diagramme de diffraction qui permet de reconstituer l'image de la molécule. La source de rayons X utilisée est le rayonnement synchrotron émis par les accélérateurs de particules. Une des applications principales de l'étude des protéines est la mise au point de médicaments. En effet la connaissance de la forme de la zone active d'une molécule permet de synthétiser des inhibiteurs qui, s'insérant dans cette zone, en bloquent la fonction : il est ainsi possible d'inhiber des fonctions indispensables à la survie des virus.

Générique
Réalisateur : TERNAY Jean-François (CNRS AV) Production : CNRS AV, CSI-Science Actualités Production exécutive : CNRS AV Diffuseur : CNRS Images, http://videotheque.cnrs.fr/

VIDEO         CANAL  U          LIEN

(si la video n'apparait pas,tapez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U.)

Paris, 19 novembre 2013

Lancement d'E-Biothon, une plateforme en réseau pour accélérer et faire progresser la recherche en bio-informatique
Le CNRS, IBM, Inria, l'Institut français de Bioinformatique et la start-up innovante SysFera déploient E-Biothon, une plateforme Cloud expérimentale (1) pour accélérer et faire progresser la recherche en biologie, santé et environnement. Disposant de 200 teraoctets (1012 octets) de stockage et d'une puissance de calcul de 28 téraflops (1012 flops), elle fournira aux chercheurs et à l'ensemble de la communauté scientifique un portail applicatif et une puissance de calcul importante. Ceci permettra d'aborder le traitement des données complexes de la biologie d'aujourd'hui afin de mettre au point les logiciels applicatifs de demain. La plateforme est présentée du 18 au 21 novembre 2013 lors de l'événement majeur du calcul haute performance : le salon Supercomputing (SC 13) à Denver.
La France a toujours été à la pointe dans la recherche médicale, notamment en ce qui concerne les grandes "épidémies" et pathologies de notre temps (SIDA, cancer ou encore diabète). L'analyse génétique et protéomique des virus ou des patients apparaît de plus en plus importante pour aider à découvrir de nouveaux traitements. Les avancées technologiques récentes, tel que les séquenceurs haut-débit, permettent aux chercheurs en biologie d'avoir accès à des quantités gigantesques d'informations brutes (des péta-octets de données sont générées par an) sur la composition des virus, des bactéries ainsi que sur l'espèce humaine. Analyser ces données pour en extraire du sens, est une tâche ardue qui nécessite d'énormes quantités de traitements informatiques.

C'est pour accélérer ces traitements que le CNRS, IBM, lnria, l'Institut français de Bioinformatique et SysFera se sont associés (2) pour mettre à la disposition des chercheurs cette plateforme de Cloud, hébergée à l'Idris (3), le centre du CNRS pour le calcul numérique intensif de très haute performance, situé à Orsay. Associant un portail applicatif et une puissance de calcul importante, elle permettra de mettre au point les logiciels et les applications qui permettront d'accélérer la recherche en biologie et en santé, en particulier en génomique et en protéomique. L'objectif est de faire progresser plus rapidement la compréhension des maladies génétiques, notamment les maladies neuromusculaires et d'accélérer drastiquement la découverte de nouveaux traitements de rupture. Elle vise aussi à accélérer la recherche en écologie-biodiversité afin de mieux comprendre notre environnement.

La plateforme est constituée de systèmes haute performance IBM Bluegene/P représentant une puissance de 28 téraflops associée à  200 teraoctets de stockage, et de la solution SysFera-DS qui offre aux utilisateurs un portail web d'accès aux ressources de calcul. À travers ce portail, les chercheurs ont accès à tout un environnement de travail leur permettant d'exécuter simplement les traitements informatiques en lien avec les analyses dans les domaines de la génomique, protéomique et métabolomique,  puis de gérer les données générées, tout cela à partir d'un simple navigateur web.

Dans un premier temps, trois applications pilotes ont été déployées, notamment dans les domaines de l'épidémiologie et de la bio-diversité. Après cette phase initiale de déploiement, l'objectif est maintenant d'ouvrir cette plateforme soutenue par France Grilles et l'Institut français de Bioinformatique, à l'ensemble de la communauté scientifique.

DOCUMENT              CNRS               LIEN

16 octobre 2013

Migration cellulaire : découverte d'une protéine, frein et volant de la cellule
La migration cellulaire, la capacité de certaines cellules à se mouvoir, est essentielle à de nombreux processus physiologiques et peut être déréglée dans des contextes pathologiques. Une vaste collaboration internationale pilotée par une équipe du Laboratoire d'enzymologie et biochimie structurales (CNRS), et comprenant notamment le CEA et l'ENS1, vient de découvrir une protéine régulant la migration cellulaire. Appelée Arpin, elle constitue un frein à la migration et permet également à la cellule de contrôler la direction de sa migration. Les chercheurs ont pu montrer que ces deux rôles d'Arpin ont été conservés au cours de l'évolution depuis l'amibe jusqu'à l'homme. Ces résultats, publiés dans Nature le 16 octobre, devraient avoir un fort impact sur la recherche contre le cancer. En effet, la migration cellulaire et la formation de métastases sont deux phénomènes étroitement liés.
La migration cellulaire est un processus fondamental dans le développement embryonnaire. C'est notamment grâce aux déplacements coordonnés de cellules au cours de la gastrulation que se dessinent les grands axes d'organisation de l'organisme. Chez l'adulte, les migrations cellulaires sont moins répandues, mais néanmoins nécessaires aux cellules immunitaires qui se déplacent dans l'organisme à la recherche d'agents pathogènes ou pour la cicatrisation de blessures, par exemple.

La migration cellulaire dépend de la formation de réseaux d'une protéine fibreuse, l'actine, qui permettent à la cellule de projeter sa membrane en formant une structure appelée lamellipode. Les fibres d'actine qui génèrent cette force sont branchées entre elles grâce à une machine moléculaire appelée « complexe Arp2/3 ». Afin de mieux comprendre la régulation de ce complexe, les scientifiques ont recherché de nouvelles protéines qui interagissent avec lui, à l'aide d'un crible bioinformatique. Ils ont ainsi identifié une protéine qui était jusqu'alors inconnue.  

Les chercheurs se sont aperçus que cette nouvelle protéine, baptisée Arpin, était un inhibiteur du complexe Arp2/3. Arpin freine en effet la projection de la membrane. Le mécanisme par lequel elle opère était tout à fait inattendu : celle-ci ne s'active qu'au moment où le signal de projeter la membrane est donné, un peu comme si un conducteur freinait au même moment qu'il accélérait.

Pour mieux comprendre le fonctionnement d'Arpin, les chercheurs ont éliminé cette protéine dans plusieurs types de cellules très différents, telles que des amibes ou des cellules tumorales. Ils ont ainsi montré que ces cellules dépourvues de ce frein moléculaire migraient plus vite, mais aussi de façon plus rectiligne. Ainsi, non seulement la protéine Arpin freine la cellule, mais en plus, elle lui permet de tourner. L'effet de cette protéine étant localisé dans la membrane cellulaire, son activation freine la progression du lamellipode sans empêcher la formation d'un autre lamellipode ailleurs dans la membrane, changeant ainsi la trajectoire de la cellule. Cette nouvelle protéine joue donc à la fois le rôle de frein et de volant.

Les chercheurs pensent que la découverte d'Arpin aura un fort impact dans le domaine des recherches sur le cancer. En effet, les cellules cancéreuses sont capables de réactiver le programme de migration cellulaire et ainsi produire des métastases qui envahissent l'organisme. La découverte de cette protéine pourrait donc avoir des répercussions tant sur le diagnostic des tumeurs invasives que sur les interventions thérapeutiques qui visent à bloquer la formation de métastases.

DOCUMENT           CNRS          LIEN