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

Modes de représentation

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»


II.1 Types d’automates

1. Automate déterministe
2. Automate non déterministe
3. Automate probabiliste
4. Automates moléculaires
5. Automates floues

II.2 Automates à états

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

II.4 Automates floues

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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