Ingénieur Bioinformaticienne - Tag - biologie

Le latin et la biologie / bioinformatique

Evelyne Duvernois — Thu, 24 Jul 2008 17:49:00 +0200

En biologie comme en médecine, nous utilisons des mots latins pour exprimer notre pensée. Le latin, ça fait pro, ça fait bien mais surtout quand tout le monde comprend ce que l'on dit.
Je vous propose donc un petit medlay de définitions latines couramment utilisé en biologie et en bioinformatique. J'espère que ceci vous permettra de mieux comprendre ma pensée...

La biologie moderne est une science récente mais qui utilise pourtant des termes latins.

Nous pouvons compter parmi ces termes latins tous les noms scientifiques des organismes. En effet, les organismes portent majoritairement le nom que les naturalistes leur ont donné au moment de leur découverte. Il s'avère que la plupart des organismes ont été découverts alors que le latin était élégamment pratiqué par la communauté scientifique. L'habitude est restée...
Je vous fais grâce ici des exemples compliqués qui ne vous diront sans doute rien. Mais je vous le jure, on s'habitue à appeler le riz, celui que vous manger, Oryza sativa. Je trouve ça très joli. La levure ? Saccharomyces cerevisiae. Un que vous connaissez... si si si... Homo sapiens, l'homme ! Ou encore le poulet, Gallus gallus...

Déjà que nous avons la fâcheuse tendance à parler mi-français mi-anglais...

Quand le latin s'en mêle, voilà quelques exemple de ce que cela peut donner :

In vivo et in vitro

Ces deux termes sont couramment utilisés lors de manipulation, c'est-à-dire d'expériences. On dit qu'une expérience est faite in vivo pour montrer que nous travaillons "dans le vivant" donc à l'intérieur de ou sur l'organisme que l'on étudie. Au contraire, ex vivo ou plus couramment in vitro indique que le travail se faire en dehors du vivant mais "dans le verre" donc dans un milieu artificiel.

In planta

Ce terme est couramment utilisé dans les laboratoires végétalistes. Sa signification précise le in vivo puisqu'il signifie "dans la plante".

In situ

Ce terme est utilisé pour indiquer qu'on observe un phénomène "sur place", sans modification, c'est-à-dire dans son milieu d'origine. A la différence de in vivo où l'on étudie un organisme souvent mort, le travail in situ oblige de garder l'intégrité du système étudié, et donc de travailler sur un organisme vivant. Cette définition fait souvent le lien entre un travail in vivo et un travail in vitro.

In utero

On travaille ici "dans l'uterus" en gestation. On étudie ici un fœtus ou un embryon (l'embryon étant le stade précédent l'embryon dans le développement) directement dans l'utérus de la femelle en gestation. Cette manière de travailler est utilisée souvent en biologie du développement pour comprendre, par exemple, comment se déroule une malformation au cours du développement, ou comprendre les phénomènes entrant en jeu dans une mauvaise gestation.

In silico

En bioinformatique, nous utilisons d'autres termes. En effet, ne travaillant pas sur du matériel vivant mais avec un ordinateur, nous disons que nous générons des données in silico c'est-à-dire "dans le silicium". Cela indique que nous travaillons grâce à des simulations informatiques.

De novo

Ce terme indique la nouveauté d'un élément. Il est un peu compliqué d'indiquer une définition fiable à ce terme car il est très utilisé et de manière différente selon les disciplines. En bioinformatique, il indique par exemple une nouvelle structure 3D d'une protéine qu'on a identifié de manière informatique. Je vous propose de vous référer à un pdf de Pharmaterm rédigé par Diane Bouilhac pour de plus amples explications.

Locus

Le locus d'un gène est l'endroit où il est placé sur le génome. En effet, tous les ATGC et donc les acides aminés sont comptés dans un génome, sur l'ADN des organismes séquencés. Ainsi, on peut indiquer précisément la position d'un gène au sein de tout une génome.

Consensus

Consensus est un terme courant dans la langue française. En alignement de séquences, on parle de séquences consensus pour désigner la séquence que l'on retrouve dans les deux séquences que l'on aligne.

Per se

"Per se" est un terme que l'on retrouve parfois dans les publications qui signifie par traduction directe "par soi". Ce terme n'est pas uniquement utilisé dans le milieu de la Recherche et on retrouve parfois ce terme dans les textes de loi.

Je me ferai un plaisir de compléter cette liste si d'autres termes me viennent.
Bonne lecture et bon latin !

EDIT :
Ajout de in situ, in utero

EDIT 2 : Ajout de in planta

EDIT 3 : Ajout de per se

Netvibes public, ou comment copier son cher et tendre...

Evelyne Duvernois — Thu, 05 Jun 2008 09:05:00 +0200

Et bien oui, je l'avoue, je copie honteusement sur mon "cher et tendre" et vous fais partager ma page publique de Netvibes...

Cette page est en construction mais vous y trouverez des renseignements sur ma formation, en particulier les pages Web associées aux établissements que j'ai fréquentés ! Bonne lecture à tous !

Le thème de la semaine : une cellule biologique...

Evelyne Duvernois — Fri, 11 Apr 2008 12:37:00 +0200

Comme je vous l'avais précisé il y a... et oui, plus d'un mois maintenant ici, je vais vous parler un peu plus profondément de la réponse immunitaire.... Non je rigole. Je crois que j'ai définitivement abandonné mon idée de vous parler de ça, vu que ce n'ai pas ma tasse de thé, mais pas du tout...

Je disais donc, aujourd'hui, je vais vous parler des cellules, vous savez, ces petites choses qu'on a en millions d'exemplaires... Mais à quoi cela ressemble-t-il vraiment ? Qu'est-ce qu'on y trouve ?

Un peu d'histoire pour commencer

Replaçons-nous dans le contexte, milieu de 17ème siècle, en Angleterre. Robert Hooke (1634-1703) est un scientifique expérimentale membre de la Royal Society de Londres depuis 1663. Ses études sont diverses et il étudie en particulier les propriétés des cristaux et de la lumière. Il est aussi inventeur (régulateur pour balancier de montres, système de télégraphie optique, moyens de voler dans les airs, baromètres à roue, hélioscope, thermomètre à alcool...).
Pour la biologie plus particulièrement, il fait de nombreuses observations telles que les ailes d’insectes, les puces et les poux, qu'il étudie grâce au microscope de sa fabrication. Il étudie aussi la transfusion sanguine ou encore les greffes de peau ainsi que l'anatomie des végétaux fossiles et vivants, dont il fit l'anatomie comparée.

C'est dans son ouvrage Micrographia, or Some Physiological Descriptions of Minute Bodies Made by Magnifying Glasses publié en 1665 qu'il décrit pour la première fois le terme de "cellule", employé pour décrire de petites alvéoles qu'il a pu observé dans le liège. Ce terme est issu du latin cellula qui désigne de petites chambres.

Qu'est-ce qu'une cellule...

Une cellule correspond à une unité structurale, fonctionnelle et reproductrice d'un individu (à entendre ici au sens large). Les cellules sont le constituant d'un organisme, et sont présentes en un ou plusieurs exemplaires pour un même organisme vivant (on exclue actuellement du monde vivant les virus). Chaque cellule est une entité vivante et est autonome mais coordonnée avec les cellules avoisinantes.
Les cellules sont regroupées en tissu et les tissus s'organisent en organe.

Présentation de cellules "types"

Les cellules, quelles soient animales, végétales ou bactériennes, regroupent un certain nombre de structures appelées organites communes. Toutefois, chaque type de cellules (organisme différent, tissu différent) possède ses propres caractéristiques, caractéristiques que je ne ferais que survoler ici.
Une cellule eucaryote c'est-à-dire "évoluée" possède au minimum :

un noyau : contient l'information génétique
un cytoplasme délimité par une membrane : est le milieu intérieur de la cellule, qui permet une conservation des constantes de pH, de concentrations...
un réticulum endoplasmique et un appareil de Golgi : qui sert au transport de molécules
des mitochondries : qui produit l'énergie
des vésicules : qui stocke des molécules

C'est le cas des cellules animales. Les cellules végétales sont plus grosses (200µm contre 50 pour l'animale) et possèdent un autre type d'organites appelé chloroplastes responsables de la réalisation de la photosynthèse par la plante. La cellule végétale possède aussi un grosse vacuole qui prend quasiment 90% de l'espace total de la cellule qui emmagasine ce que la cellule produit en sucres, lipides... La cellule végétale possède aussi une paroi extra-cellulaire beaucoup plus résistance que la membrane des cellules animales, qui délimite les cellules végétales entres-elles mais permettant tout de même une forte communication intra-cellulaire avec de nombreux échanges de molécules.

Je ne vais pas développer ici la cellule bactérienne qui est une structure plus complexe et qui a de nombreuses particularités selon les organismes. Toutefois, il faut signifier que la cellule bactérienne correspond à l'organisme entier puisqu'une bactérie est un être unicellulaire. Ces cellules possèdent donc tout ce qu'il faut comme machinerie de déplacement et d'infection de l'hôte.

Que fait une cellule (ici animale/végétale)

Une cellule maintient un ordre dans l'organisme grâce à une gestion de flux très spécifique. Un cellule est un véritable système thermodynamique.

Tout d'abord, la cellule est un espace fermé mais qui échange avec l'extérieur. La membrane plasmique est en fait constituée d'une bicouche phospholipidique (des lipides avec "phosphate"), dans laquelle sont enchassées des protéines. Cette membrane filtre les allers et venues des molécules, selon des constances de pH et de concentrations à respecter, et permet le passage de la lumière et de la chaleur. Elle assure aussi la transmission de message (voir le billet sur les neurotransmetteurs et le flux d'informations au niveau neuronal).

De plus, la cellule permet l'expression des gènes aux vues du fait que c'est le noyau qui contient l'ADN. Les étapes biologiquement importants, comme la division cellulaire, permettent la transmission d'un même ADN à plusieurs cellules "filles" issues de la même cellule "mère". La cellule est vecteur de gènes et vecteur de variation génétique lors de la reproduction sexuée qui consiste à la fusion de 2 cellules ayant des ADN différents.

En conclusion

Pour conclure de toute cette étude, la cellule est ce grâce à quoi nous existons. Ces cellules sont toutes plus ou moins autonomes, et pourraient être assimilées à tout un tas de petites machines indépendantes remplissant leur tache pour le bien commun, soit l'organisme entier.
Les cellules, bien qu'elles soient organisées plus ou moins de manière identique, ont des caractéristiques spécifiques qui font qu'elles ont un rôle spécifique dans l'organisme : un rôle de producteur de matière comme pour la production de bile ou de sucs gastriques (vésicule biliaires, estomac...), un rôle de "nettoyeur" de matière avec la détoxification de l'organisme (foie, rein...) ou encore un rôle mécanique (muscles, coeur, intestin).

Toute cellule dans un organisme est importante, et c'est ces petites choses "insignifiantes" qui font ce que nous sommes...

Définitions et autres lexicalités : Les ontologies

Evelyne Duvernois — Fri, 21 Mar 2008 09:47:00 +0100

Et voilà, une nouvelle rubrique toute neuve, tout belle, toute fraîche pour que l'on puisse parler ensemble d'un peu plus de la bioinformatique, en particulier du langage utilisé....

Un mot inconnu, une syntaxe incompréhensible, c'est ici que ça se passe et nous allons commencer notre première édition du genre avec ce qu'on appelle les ontologies.

Les ontologies.... Ça fait un peu nom barbare vous ne trouvez pas ? Mais qu'est-ce que ça peut bien être...
En fait, décrire une ontologie, il n'y a rien de plus simples, et ce terme n'est pas limité à l'usage "bioinformatique". Il faut imaginer une sorte de dictionnaire hiérarchisé, qui décrit un ensemble d'éléments de même nature. Trop compliqué ? Je vais reprendre tout ça !

Un peu d'histoire...

Le terme d'ontologie n'est pas récent, puisque ses premières allusions remontent au grec ancien, avec le terme oντος qui signifie : "étude le l'être en tant qu'être" (merci wikipedia)... En clair, une ontologie étudie les propriétés générales de ce qui existe.
Ce terme a alors été repris dans les domaines de l'étude de l'information, donc de l'informatique en générale, où ontologie désigne un ensemble structuré de termes et concepts qui ont un sens autour d'un thème donné. Une ontologie est donc un modèle de données représentatif d'un ensemble de concepts autour d'un sujet donné ainsi que des relations que ces concepts ont les uns par rapport aux autres.

Utilisation d'ontologies, quel est l'objectif...

Les utilisations des ontologies interviennent dans de multiples domaines, du génie logiciel à l'intelligence artificielle, et naturellement, en bioinformatique. Le but est de modéliser un ensemble de connaissances pour un domaine donné. Ainsi, les termes utilisés dans le domaine ne sont pas indépendants des autres, mais les relations entre concepts sont connus et détaillés...
D'après Thomas Gruber, cinq critères permettent de mettre en évidence des aspects importants d'une ontologie :

La clarté : un définition fait sens, doit être objective et la plus complète possible ainsi que documentée
La cohérence : pas de contradiction possible
L'extensibilité : les extensions doivent être anticipées. On ne doit pas interférer dans le fondement d'une ontologie
Une déformation de l'encodage minimal : l'influence de la spécification sur la conceptualisation doit être évitée autant que possible
Un engagement ontologique minimal : une ontologie ne définit que les termes nécessaires, c'est un vocabulaire, elle ne répond pas à toutes les questions du domaine.

Utilisation en bioinformatique

Les ontologies en bioinformatique, ou devrais-je plutôt dire en biologie, sont très utilisées, en particulier pour couvrir le domaine des gènes ou des protéines. En effet, il existe plusieurs façons de décrire la fonction d'un gène. Pour l'une des bases de données les plus connues d'ontologies appelées the Gene Ontology ou GO, il existe 3 fonctions possibles :

la fonction moléculaire ou molecular function : décrit une activité qui intervient au niveau moléculaire
le processus biologique ou biological process : décrit une série d'événements réalisés par un ou plusieurs assemblages ordonnés de molécules
la localisation cellulaire ou cellular component : décrit les composants cellulaires, d'un organite à tout un organe

Chaque gène ou protéine a donc une ou plusieurs fonctions au niveau de ces "types de fonction".

Par exemple, en prenant la protéine ACTN1: Alpha-actinin-1 humaine, on trouve plusieurs fonctions possibles :
source : screenshot d'un résultat de recherche sur Actin, filtre H. sapiens, par le Browser AmiGO de la Gene Ontology. Le résultat a été coupé pour des problèmes de place et de visibilité du résultat.

Deux relations entre les termes sont possibles sous GO : part_of ou is_a décrivant l'existence de sous-classes, avec pour particularité pour part_of que l'élément primaire n'est pas forcément présent dans l'ontologie. Ces relations peuvent être représentées sous la forme d'arbres comme celui présenté plus bas, pour une recherche sur l'activité omega12-desaturase dans les biological process (n° GO : GO:0042389).

En espérant que ce petit "intermède technique" vous a plu, je vous souhaite une bonne continuation de lecture de mon blog...
A bientôt pour de nouvelles aventures !

Le thème de la semaine... : Le système immunitaire

Evelyne Duvernois — Mon, 25 Feb 2008 14:06:00 +0100

Pour notre premier "thème de la semaine", j'ai décidé en concertation avec vous, de vous parler un peu du système immunitaire.
Qu'est-ce que c'est ? A quoi ça sert ?

Généralités

Le système immunitaire est la barrière que tout organisme a développé pour se protéger des attaques extérieurs. Ce système très sophistiqué permet à l'organisme de combattre tout élément qui lui est inconnu.
On définit alors le soi du non-soi. On parle du soi pour définir tout élément appartenant à l'organisme, le reste étant du non-soi. Pour reconnaître le soi du non-soi, chaque cellule contient à sa surface des molécules appelées CMH ou Complexe d'Histocompatibilité Humaine. Ces molécules sont soit reconnues comme du soi, soit comme du non-soi.
Une reconnaissance de non-soi va déclancher la réponse immunitaire.

Les agents du système immunitaire

Plusieurs éléments de l'organisme sont dédiés à la réponse immunitaire et toutes les molécules et cellules impliquées sont le système immunitaire.
Les agents principaux et connus de tous sont les leucocytes ou globules blancs qui sont produits dans la moelle osseuse, et sont présentes dans de nombreux endroits du corps (sang, lymphes, ganglions...). Dans le sang, les leucocytes constituent les agents de sécurité de l'organisme et tente de repérer les intrus.
Il existe 6 types différents de leucocytes :

Les neutrophiles : responsables de la défense contre les infections bactériennes et autres petits processus inflammatoires
Les éosinophiles : gère les infections parasitaires
Les basophiles : responsable des réponses allergiques
Les lymphocytes : voir juste après
Les monocytes : cellule phagocytaire (qui mange "ce qui reste")
Les macrophages : monocytes hors du flux sanguin

Les lymphocytes sont le type leucocytaire le plus connu. Ce sont des cellules produites par des cellules souches (cellules non différenciées) dans la moelle osseuse. Une maturation de cellule dans le thymus forment les lymphocytes T tandis que les cellules qui restent dans la moelle donnent des lymphocytes B.

Qu'est-ce que la réponse immunitaire ?

Deux types de réponses immunitaires existent :

La réponse non-spécifique : correspond à
1. une barrière physique : le peau ou les muqueuses
2. une réponse des cellules phagocytaires : capturant et digérant les intrus
3. une réponse du système du complément : qui correspond à un ensemble de protéines qui agissent en cascade (les unes après les autres) dans un processus lytique (provoque la lyse des cellules = éclatement cellulaire).
4. une réponse inflammatoire : rougeur, chaleur, douleur, oedème
La réponse spécifique: correspond à une spécificité de la réponse = la réponse est dirigée vers un intrus et un seul. Elle est de 2 types :
1. le système immunitaire humoral : qui agit contre les bactéries et virus dans les fluides du corps. Le principal mode d'action est le largage d'immunoglobulines ou plus couramment appelées anticorps produites par des lymphocytes particuliers : les lymphocytes B.
2. le système immunitaire cellulaire : qui agit contre des cellules infectées grâce à l'action des autres lymphocytes : les lymphocytes T.

Utilité / Nécessité du système immunitaire

Le système immunitaire est le mécanisme de défense par excellence de tout être vivant. Il permet de garantir une intégrité dans le matériel génétique (les virus infecte leur ADN dans l'ADN hôte), de garantir une intégrité cellulaire (une cellule infectée est lysée, détruite pour préserver les cellules environnantes) et limiter la prolifération des intrus, donc rendre sain l'organisme. Du simple "bobo sur le genoux" aux grosses maladies infectieuses, le système immunitaire préserve le bon fonctionnement de l'individu.

Les maladies du système immunitaire

Malgré une apparente sophistication du système immunitaire, il apparaît parfois que ce système se "détraque".

Un problème "bénin" (dans une certaine mesure) du système immunitaire sont les allergies. Une allergie est le résultat d'une réponse immunitaire trop intense contre quelque-chose contre quoi l'organisme ne devrait pas se défendre. L'organisme réagit contre des poussières, du pollen, ou des aliments alors qu'il ne devrait pas.
Les petites réactions allergiques que nous connaissons tous ne sont pas graves mais une réaction immunitaire exacerbée peut provoquée un choc anaphylatique pouvant engager le pronostic vital. La réponse provoque le largage de molécules vaso-actives vasodilatatrices (qui dilatent les vaisseaux sanguins) et provoque à terme une chute brutale de la pression artérielle. Cette réaction est provoquée chez une personne hypersensible au 3ème contact avec l'allergène.

Un défaut du système immunitaires est catastrophique pour l'organisme qui ne peut plus se défendre contre ces attaques. C'est l'état dans lequel se trouvent des patients dits "immunodéficients", par exemple les malades atteints du VIH étant au stade SIDA ou Syndrome de l'ImmunoDéficience Acquise. Ces personnes sont donc très sensibles à des maladies opportunistes c'est-à-dire profitants de l'absence de système immunitaire.

Le système immunitaire peut aussi se retourner contre l'individu lui-même. C'est ce qu'on appelle les maladies auto_immunes, où le système immunitaire s'attaque aux propres cellules de l'organismes (sclérose en plaque, polyarthrite rhumatoïde...).

Utilisation de ce système en biologie

J'expose ici une utilisation particulièrement courante dans tout laboratoire d'analyse appelée "test par immunofluorescence". Ce test n'est pas le seul utilisant les caractéristiques du système immunitaire mais est très utile pour obtenir des tests simples et peu chères
Le but est d'avoir des anticorps dirigés contre un certain antigène, c'est-à-dire reconnaissant un certain type de molécules. On met alors en contact l'anticorps avec un fluide quelconque (sang, urine, lymphe...). Le plus souvent, on utilise un second anticorps appelé anticorps secondaire qui reconnaît le 1er anticorps ou anticorps primaire. Cela permet une amplification du signal (plusieurs Ac secondaire sur un seul Ac primaire).
L'anticorps secondaire est couplé, c'est-à-dire lié chimiquement à une protéines fluorescente.
Après rinçage, si une fluorescence est observée, cela indique que l'anticorps secondaire a reconnu un anticorps primaire lié à la molécule d'intérêt. Ainsi, la protéine que l'on cherche se trouve bien dans l'échantillon analysé.

Un autre test souvent utilisé aussi est appelé Elisa. La différence ici réside dans le fait qu'on ajoute le fluide sur l'anticorps primaire et qu'on ajoute à nouveau ce même anticorps. Le test Elisa bien connu est le test de grossesse, qui regarde si la protéine HCG est présente ou non dans les urines.

Et la prochaine fois...

Je vous propose pour la semaine prochaine de continuer sur le système immunitaire et de vous parler de la réponse immunitaire.
Que se passe-t-il exactement quand l'organisme est attaqué ? Qui réagit ? Qui fait quoi ?
Toutefois, si vous avez des idées, n'hésitez pas à m'en faire part...

Bonne lecture à tous !