SEMINAIRE DE BIO-INFORMATIQUE
PROGRAMME D’INFORMATIQUE FONDAMENTALE
Principes de Modélisation
Moléculaire
Il se pose une question en biologie,
et plus particulièrement en génie génétique
: quels outils peut-on utiliser pour maîtriser la complexité
de la dynamique biologique si la biochimie a déjà offert
beaucoup de solutions dans le domaine du génie génétique
? Différentes solutions peuvent être apportées par
des outils issus de techniques de modélisation et de l’informatique
fondamentale qui peuvent apporter de nouvelles voies.
Beaucoup de problèmes existent :
- Les objets composites
- L’organisation hiérarchique
- La formalisation et représentation des cartes génomiques,
qui décrivent une structure de chromosome selon quelques
perspectives (gènes, signaux, séquences répétées).
Les grammaires descriptives formelles sont crées pour représenter
ces entités pour :
a) Multiplier les perspectives des compositions différentes
b) Classifier les entités des relations temporelles
c) Exprimer les relations sémantiques (comme par exemple
les relations associées avec l’homologie)
d) Exprimer la dynamique des automatismes génétiques
Les graphes moléculaires :
- Définitions (limites,
nœuds, etc.)
- Graphes flous et booléens
- Représentation des graphes par des matrices et des mots
- Connexions
- Complexité
- Opérations sur les graphes (calcul, rétroaction,
produits)
- Représentation des interactions moléculaires à
partir des graphes
- Les graphes moléculaires
- Les graphes abstraits de Rosen
- Les systèmes de transformation de Delattre
- Les graphes de transfert
I. Machines de Turing
(machines «ribosomiales»)
1. Description générale
–automates de Mealy et de Moore
2. Description formelle d’une machine de Turing
3. Expression code et descriptions instantanées
4. Fonctions
5. Calculabilité – dénombrabilité –
décidabilité
6. Machine programmables
7. Notion d’algorithme «génétique»
1. Sous-machines et diagrammes
de fluence
2. Machines composites
3. Machines spéciales
4. Machine d’effacement et d’écriture
5. Fonctions calculables élémentaires
6. Opérations de composition
7. Machines «ribosomiales»
1. Automate déterministe
2. Automate non déterministe
3. Automate probabiliste
4. Automates moléculaires
5. Automates floues
1. Description
2. Fonctionnement
3. Exemple
II.3 Automates à
pile de mémoires
1. Automates accepteurs de codes
(codes génétiques)
2. Automates engendrant des codes et des structures (protéines
etc.)
3. Classes de codes (acceptés et engendrés) par la classe
des automates à pile
4. Notion de transduction
1. Principe d’interprétation
en logique floue
II.5 Automates cellulaires
II.6 Interconnexion
d’automates
1. En parallèle
2. En série
3. En boucle
III.1 Grammaires moléculaires
1. Notions sur la théorie des langages
- Définition d’un
langage
- Opérations sur les langages
Types de langages et grammaire associés
a) langages et grammaires à contexte
sensitif
b) langages et grammaires à contexte libre
c) langages et grammaires algébriques
d) langages et grammaires rationnels
e) langages et grammaires récursifs
III.2 Représentation des structures moléculaires
par des grammaires d’arbres
1. Définition d’un arbre
2. Grammaire d’arbre
3. Grammaire d’arbre régulière
4. Exemples
5. Grammaire bidimensionnelle
6. Grammaire tridimensionnelle
IV Principes de reconnaissance moléculaire
et de classification
1. Classification autoadaptative
Application à la génétique
moléculaire
1. Outils d’analyse pour les séquences
génétiques et l’inférence grammaticale
2. Objectif : la prédiction des structures spatiales secondaires
ou les classifications pour créer les séquences génétiques
- Trouver les zones similaires
dans une séquence
- Développer des outils d’inférence grammaticaux
- Comparer les arbres de dérivation représentant les
grammaires
- Construction des grammaires potentielles
3. Classification des séquences de codification des protéines
- L’utilisation des classifications
hiérarchiques ascendantes avec les séquences de protéines
qui conforment aux proximités
- (les éléments à organiser en séquences
qui representent un acide aminé)
- pre-ordonnancement associé avec la matrice de Dayhoff (incidences
de similarité entre les acides aminés)
- fenêtres glissantes
Démonstration de logiciels
d’annotation et d’analyse de séquences
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