Analyse du cytosquelette par des approches bioinformatiques à haut débit de génomique comparative et de transcriptomique

Bioinformatics anlysis of the cytoskeleton using high throughput methods, comparative genomics and transcriptomics

• Auteur / Autrice : Jean Muller
• Direction : Olivier Poch, Evelyne Friederich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phylogénie

Génétique

Laurence-Moon-Biedl, Syndrome de

Cytosquelette

Bioinformatique

Résumé

Le travail présenté dans cette thèse concerne l’étude du cytosquelette par des techniques de bioinformatique et de biologie à haut débit. Il décrit également le développement de plusieurs outils, à même de traiter un système aussi complexe que le cytosquelette. La première partie concerne la génomique comparative et plus particulièrement la méthode des profils phylogénétiques. Un outil, ComIcs, a été implémenté et le calcul en automatique des profils phylogénétiques de l’ensemble des gènes du cytosquelette dans 41 organismes eucaryotes a été effectué. Leur analyse a révélé des problèmes majeurs liés aux familles de protéines très conservées au cours de l’évolution et à la couverture imparfaite des protéomes de certains organismes. Certains de ses problèmes ont été adressés par l’étude de la famille des actines et des Actin-Related Proteins, dont la caractérisation profonde a permis le développement d’ARPAnno, un serveur d’annotation et d’identification des séquences proches de l’actine. Dans le cadre d’une collaboration avec le laboratoire de Diagnostique Médical, l’application de cette approche a permis d’identifier, BBS10 et BBS12, deux nouveaux gènes majeurs responsables du syndrome de Bardet Biedl. La seconde partie aborde la transcriptomique et décrit le développement d’Actichip, une puce à oligonucléotide dédiée aux gènes du cytosquelette. Cet outil d’analyse intégrée du cytosquelette a nécessité le développement de CADO4MI, un logiciel de sélection de sondes spécifiques. La stratégie de validation des sondes spécifiques ainsi qu’une première application d’Actichip sont présentées dans cette partie.

The work of my PhD focuses on applications of bioinformatics methodologies and high throughput analysis techniques to study the cytoskeleton. My work also highlights several novel bioinformatics developments allowing the study of highly complex biological systems like the cytoskeleton. In the first part, comparative genomics and particularly phylogenetic profiling methods are discussed. ComIcs, a new tool, was developed to automatically establish the phylogenetic profiles for the complete set of cytoskeleton genes in 41 eukaryotic organisms. Results revealed several major limitations of the method linked either to highly similar protein families or the lack of complete proteomes for some organisms. Some of these issues were addressed by an in depth analysis of actin and the Actin-Related Proteins family. This led to the implementation of ARPAnno, a web server dedicated to the identification of protein sequences similar to actin. In the second part, I described the development of a new dedicated microarray, named Actichip, to monitor the expression profiles of cytoskeleton genes. The development of this dedicated tool required the implementation of CADO4MI, a new program for the design of specific oligonucleotide probes for microarrays. The strategy and a first application of Actichip are presented in this part.