Laboratoire d’Analyses Bioinformatiques pour la Genomique et le Metabolisme

Présentation

L’Atelier de Génomique Comparative est un groupe de bio-informatique dont le principal objectif consiste à mettre en oeuvre les moyens informatiques nécessaires à l’extraction des informations significatives des données de génomes de microorganismes aujourd’hui disponibles ou en cours de séquençage. Le groupe rassemble, pour l’essentiel, des biologistes de formation qui ont développé un goût prononcé pour l’informatique (dans ses facettes programmation et bases de données) et/ou pour la bio-analyse (exploration et interprétation de résultats d’analyse génomique). L’activité de l’AGC recouvre donc à la fois des développements informatiques (certains sont réalisés via des collaborations spécifiques avec des informaticiens, statisticiens et/ou mathématiciens), et des analyses biologiques de résultats obtenus avec des outils informatiques (développés par nos soins ou intégrés à notre environnement). L’interaction permanente avec les utilisateurs des outils que nous développons, i.e le plus souvent des biologistes ’de la paillasse’, est une activité primordiale au sein de l’AGC. Ces échanges, très nombreux et réguliers, nous permettent d’enrichir notre connaissance biologique des diverses bactéries étudiées. C’est aussi le moyen le plus efficace de faire évoluer notre plateforme d’annotation et d’analyse de génomes procaryotes, MicroScope, en y intégrant de nouvelles stratégies indispensables à l’annotation fonctionnelle des gènes, et des fonctionnalités, au sein de l’interface graphique MaGe (Magnifying Genome), destinées à l’exploration de données génomiques de nature souvent diverses.

Missions

Les données de séquençage produites n’ont que peu d’intérêt en tant que telles. Ce qui est important ce sont les connaissances biologiques que l’on peut en extraire. Le rôle principal de la bioinformatique est d’assister les biologistes dans cette tâche, en particulier en intégrant des données de provenance très diverse (données brutes de séquençage, résultats des outils d’analyse in silico, les données extraites des banques de données génériques ou spécifiques, les données provenant d’expériences à grande échelle comme les expériences sur le transcriptome, le protéome, etc). Les missions de l’AGC s’inscrivent dans cette logique :

• Développer des méthodes et des outils d’analyse in silico de données génomiques d’organismes procaryotes. Ces derniers sont intégrés au ’pipeline’ d’annotation automatique des génomes bactériens étudiés. Certains d’entre eux font l’objet de serveurs Web accessibles à la communauté scientifique.
• Mise en place de bases de données pour la génomique comparative : il s’agit de bases de données relationnelles pour l’annotation comparative des génomes bactériens, de bases de données métaboliques pour l’exploration du réseau métabolique des génomes étudiés(MicroCyc) et enfin de base de connaissances intégrant plusieurs niveaux biologiques (des gènes et leurs voisinages, le métabolisme, des résultats de phenotype le cas échéant).
• Avec le soutien de l’équipe informatique du Genoscope (dirigée par Claude Scarpelli), l’AGC a, depuis l’automne 2004, mit en place une infrastructure permettant de prendre en charge l’analyse, l’annotation et la gestion des données de séquences bactériennes, produites au Genoscope (en priorité) ou dans d’autres centres de séquençage (Institut Pasteur, Sanger Center, DOE/JGI). Les missions associées à la plateforme MicroScope sont les suivantes :

1. Exécuter l’ensemble des outils d’analyse, et créer les nouvelles bases thématiques génomiques et métaboliques.
2. Organiser une formation de 3/4 jours aux outils et à l’interface MaGe.
3. Assister de façon continue les experts d’un groupe dans leur tâche d’annotation
4. Mettre à jour les données des bases thématiques (similarités, calcul des synténies, etc). Les bases de données MicroScope sont accessibles via le serveur Web de MaGe.

• Participation à des projets de génomique, propre à notre UMR ’Génomique métabolique’, ou des projets de la plateforme MicroScope choisis pour leur intérêt scientifique ou stratégique.

Axes de recherche :

Les thèmes de recherche développés sont intimement liés aux activités de la plateforme MicroScope et recouvrent à la fois des aspects méthodologiques et applicatifs :

• Méthodes pour l’annotation fonctionnelle et la génomique comparative : le principe est de compléter les connaissances sur le génome d’une espèce à partir des informations disponibles sur d’autres espèces, en bénéficiant de la conservation de certaines propriétés.
• Bases de données génomiques et représentation des connaissances : il s’agit ici de reflexions sur des modèles de données particuliers et la mise en oeuvre de la plateforme de génomique exploratoire GenoStar (module GenoLink).
• Conception de serveurs de méthodes et de bases de données.
• Génomique bactérienne : statistique appliquée aux données génomiques (nucléiques et protéiques), détection d’îlots génomiques, mécanismes évolutifs (conservation de synténies dans les génomes bactériens, fissions/fusions de gènes), étude des ORFans.
• Métabolisme bactérien : prédiction et comparaison de réseaux métaboliques, caractérisation d’enzymes ’orphelines’.

Partenariats & collaborations

• Collaborations avec de nombreux laboratoires de biologie dans le cadre des projets "MicroScope : http://www.genoscope.cns.fr/agc/microscope
• Partenaire du GDR " Métabolisme de l’arsenic chez les procaryotes : de la résistance à la détoxication "
• Collaborations avec l’équipe Helix, Informatique et Génomique, de l’INRIA Rhône Alpes (Grenoble)
• Collaboration avec l’équipe SwissProt du "Swiss Institute of Bioinformatics" (SIB) à Genève (projet HAMAP, "High-quality Automated and Manual Annotation of microbial Proteomes")
• Echanges avec les membres du projet "Genome Review" de l’EBI à Cambridge
• Collaboration avec l’équipe du SRI International (Californie, USA) pour la mise en oeuvre et l’évolution de BioCyc
• Collaborations avec les équipes UMR 8030, Thesaurus métabolique et Cloaca maxima

Réalisations

AMIGene
MaGe
Micheck
MicroCyc
MicrOscOpe