Séminaires passés

logo_BIOSTICKER


11 juillet 2017

Horaire :  10h30

Lieu :  Amphithéâtre – LS2N (Bâtiment 34, Université de Nantes, UFR Sciences et Techniques, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité :  Marco ANGULO (Institute of Mathematics, UNAM-Juriquilla, Mexico)

Titre : Controlling host-associated microbial communities: a theoretical framework

Résumé : Controlling host-associated microbial communities provides a way to restore disrupted communities in our body and the environment, helping us to improve our health and that of the ecosystems in Earth. But this potential has not been fully harvested due to the lack of a systematic design method for controlling complex microbial communities. In this talk, I will present our recent work that introduces a rigorous theoretical framework to address this challenge, based on the novel notion of structural accessibility. The framework let us identify minimal subsets of driver species” that provide full control of the community and systematically design control strategies for restoring it. We illustrate our framework by simulation, controlling the core microbiota of a sea sponge and the dysfunctional gut microbiota of mice.

Orateur local :  Claude MOOG (LS2N, Centrale Nantes)


16 juin 2017

Horaire :  10h

Lieu :  Amphithéâtre – LS2N (Bâtiment 34, Université de Nantes, UFR Sciences et Techniques, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité :  Lucie POULIN (Laboratoire de Biologie et de Pathologie Végétales (LBPV), Université de Nantes)

Titre : Microbiota role in the host plant – parasitic plant interaction

Résumé : The holoparasitic species of the genera Orobanche and Phelipanche (broomrapes) impact several important crops (legumes, sunflower, oilseed rape, tomato) in fields of Mediterranean and warm temperate areas of Europe, North Africa and the Middle East. These parasitic plants have a typical biological cycle that witness of the adaption to their host plants as a result of a long parasitic co-evolution. Basically, they have developed remarkable physiological and morphological adaptations including a host-stimulant-dependent seed germination and the development of a haustorium, an organ which invades host tissues and establishes a physiological continuum between the parasite and the host for translocation of host resources. Both features have evolved in the presence of specific molecular signals produced largely by host roots.
Essentially the rhizospheric communication is the pillar of the host plant – parasitic plant interaction. While rhizospheric microbiota certainly play an important role in the interplay, no description has been carried out so far. We propose to explore the microbiota in the rhizosphere with and without a priori approaches utilizing meta-omics techniques. After a quick presentation of my background, I will go over the research line and experimental approaches that we project.


19 mai 2017

Horaire :  10h30

Lieu :  Amphithéâtre – LS2N (Bâtiment 34, Université de Nantes, UFR Sciences et Techniques, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité :  Aurélien Serandour (CRCINA équipe 11, Centrale Nantes)

Titre : Epigenomics: a tool to understand transcription regulation in cancer

Résumé : Scientists have studied human mutations of the coding genome for decades. This is in fact the tip of the iceberg of human disease-related mutations. More than 90% (maybe more) of the SNPs identified in GWAS studies are in fact located in non-coding regulatory elements (non-coding RNA, promoters, enhancers, insulators, splicing sites etc). I will show you how -omics methods allow us to better understand transcription regulation by non-coding regulatory elements in cancer and human diseases.
In particular, epigenomics methods provide genome-wide mapping of transcription factors binding, histone and DNA modifications. Our current aim in Team 11 CRCINA (PI: S. Minvielle) is to map the active regulatory elements in clinical samples (normal plasma cells and multiple myeloma) so that we can identify key regulatory elements and key transcription factors implicated in the disease.


24 mars 2017

Horaire :  11h

Lieu :  Amphithéâtre – LS2N (Bâtiment 11, Université de Nantes, UFR Sciences et Techniques, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité :  Dr Marc Deloger (Plateforme de bioinformatique, Institut Curie, Paris)

Titre : La médecine de précision en action : comment les NGS et la bioinformatique peuvent améliorer les soins aux patients atteints de cancer ?

Résumé : Selon les instituts américains de la santé (NIH),  la médecine de précision est “une approche innovante pour le traitement et la prévention de maladies qui prend en compte la variabilité individuelle au niveau des gènes, de l’environnement et du mode de vie de chacun”. Le but final est de prévoir plus précisément le type de stratégies de prévention et les traitements qui correspondraient le mieux à un patient précis et pour une maladie précise.
Dans ce séminaire, je vais présenter comment la médecine de précision est implémentée à l’Institut Curie pour le traitement des cancers des patients. L’ADN et l’ARN de la biopsie tumorale ainsi que du sang périphérique de chaque patient est extrait et passé à travers de multiples technologies : puces CGH, panel de gènes, séquençage complet de l’exome et de l’ARN. Les résultats de chaque patient sont ensuite analysés et présentés de manière “intégrée” lors de réunions pluri-disciplinaires rassemblant cliniciens, chercheurs et ingénieurs. Cette manière de faire est à l’opposée de l’approche traditionnelle “un même médicament/traitement pour tous les malades d’une même pathologie” où les stratégies de prévention et de traitement sont développées pour correspondre à une population “moyenne” représentative. Pendant ce séminaire, je vais insister sur les aspects suivants : a) mise en correspondance de résultats de différentes technologies pour la médecine de précision; b) les rapports bioinformatiques fournis aux cliniciens afin de les aider à prendre des décisions quant au traitement du patient; c) des cas cliniques pour illustrer le processus décisionnel lors des réunion pluri-disciplinaires.

Orateur local :  Stéphane Téletchéa (Team Protein Design In Silico – UFIP, Université de Nantes)


4 novembre 2016

Horaire :  11h

Lieu :  Salle 3 – LINA (Bâtiment 11, Université de Nantes, UFR Sciences et Techniques, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité :  Jean-Luc Jung (BioGeMME, Université de Bretagne Occidentale, Brest)

Titre : Biodiversité des mammifères marins et écologie moléculaire : outils d’analyse des polymorphismes de l’ADN

Résumé : La biodiversité des mammifères marins reste encore largement à étudier. Définition de nouvelles espèces, extension d’aires de répartition connues, identification et explication de l’existence de groupes au sein des espèces sont autant de sujets d’étude pour les écologistes moléculaires.

Au laboratoire BioGeMME de l’Université de Brest, nous mettons en oeuvre des outils d’analyse de polymorphismes de l’ADN au sein des populations naturelles pour décrypter des cas complexes. En termes de biodiversité spécifiques, la démarche du code barre ADN (“DNA barcoding”) qui s’appuie sur une base de données de plus en plus étendue (http://www.boldsystems.org/) permet, avec de très bons taux de succès, de définir l’espèce dont provient un échantillon animal. De manière innovante, nous l’avons appliquée aux mammifères marins, ce qui nous a permis de dresser des catalogues d’espèces, et a apporté quelques résultats spectaculaires (caractérisation par un consortium international d’une espèce cryptique de baleine à bec dans le Pacifique Nord et découverte en Mauritanie du rorqual le moins connu, Balaenoptera omurai).

Nous étudions aussi les baleines à bosse, à Madagascar, en mer de Béring et autour de l’archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon. Cette espèce montre des structurations génétiques très fortes. Les corrélations entre comportement et génétique sont particulièrement intéressantes à décrypter. Les liens, et surtout les différences, entre cette diversité et les groupes définis par la commission baleinière internationale sont aussi un sujet de réflexion actuel.

Les outils d’analyse sont basés sur les principes de la génétique des populations. Leur mise en oeuvre et le type de résultats qu’ils permettent d’obtenir dans notre cas d’étude seront décrits.

Orateur local :  Stéphane Téletchéa (Team Protein Design In Silico – UFIP, Université de Nantes)


28 juin 2016

Horaire :  10h30

Lieu :  amphi S – IRCCyN (Bâtiment S, École Centrale de Nantes, 1 rue de la Noë 44300 Nantes)

Orateur invité : Sophia Tsoka (Algorithms and Bioinformatics  group, King’s College – London)

Titre : Bioinformatics of Molecular Networks

Résumé : Insights into the molecular interactions in biochemical pathways is critical in biological discovery, for example in uncovering the design principles of biological organisms or understanding how diseases develop and can be treated. I will discuss recent work in computational genomics where novel data mining protocols for analysis of molecular interactions are developed and involve data integration from various high throughput experiments, mathematical techniques to detect modules in protein networks and data classification strategies. The use of such methods is illustrated in the context of gene expression and microbiome analysis in skin inflammatory disorders and have the potential to enhance understanding of disease mechanisms and host-microbiome interactions.

Orateur local : Carito Guziolowski (MeForBio, IRCCyN)


20 mai 2016

Horaire :  10h30

Lieu :  salle 3 du LINA (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur : Pierre-Antoine Gourraud (ITUN – Nantes)

Titre : The MS Bioscreen: a UCSF precision medicine platform integrating genomic, clinical and imaging data for Multiple Sclerosis

Résumé : Multiple sclerosis (MS) is a chronic, debilitating disease of the central nervous system. MS affects approximately 2,3 million people worldwide and constitutes an example of a multi-factorial, complex condition. An increasingly difficult challenge for clinicians, researchers and patients is to collate and interpret diverse types of clinical and biologic data to track disease progression, forecast outcomes, and inform therapeutic decision-making. We present a precision medicine application developed for multiple sclerosis (MS): the MS BioScreen. This new tool addresses the challenges of dynamic management of a complex chronic disease; the interaction of clinicians and patients with such a tool illustrates the extent to which translational digital medicine – i.e. the application of information technology to medicine—has the potential to radically transform medical practice.

METHODS: The scalability of the data stored on the platform, its very dynamic evolution and diverse nature (clinical and therapeutic data; brain, spinal chord and eye imaging; genetics; biomarkers), as well as the continuous development of our algorithmic core requires a flexible architecture. On the back-end, our infrastructure is cloud-based and includes: a SQL database combined with a custom PACS (MRI imaging) installation; AWS Elastic Computing resources; and HTTP RESTful communications between the different services.

RESULTS: The MSBioscreen front-end is currently an iPad app that gives clinicians access to tailored visualizations of an individual patient’s disease trajectory within an algorithmically-generated reference group, assessing the degree of progression severity in the context of similar patients. We introduce three key evolutionary phases in displaying data to health care providers, patients, and researchers: visualization (accessing data), contextualization (understanding the data), and actionable interpretation (real-time use of the data to assist decision-making).

PERSPECTIVE: This project proposes a tractable road map to address the challenge of integrating health big data into an actionable tool for personalized medicine. Together these form the stepping-stones that are expected to accelerate standardization of data across platforms, promote evidence-based medicine, support shared decision-making, and ultimately lead to improved outcomes.


20 novembre 2015

Horaire : 10h30

Lieu : amphi C – bâtiment 1 (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité : Carl Hermann (Department of Theoretical Bioinformatics (B080) at the German Cancer Research Center (DKFZ) & IPMB Universität – Heidelberg)

Titre : Modelling the epigenetic landscape in cancer

Résumé : Epigenetic changes are a primary driver in oncogenesis, and cancer genomes exhibit large scale modifications in DNA methylation or histone modifications, leading to the activation of oncogenes or the downregulation of tumor suppressors. Somatic mutations in chromatin modifiers, such as polycomb related proteins, lead to a cascade of downstream effects, due to the complex crosstalks between epigenetic components. Hence, a better understanding of these interplays would help in anticipating the effect of specific genomic events or therapeutic interventions on specific components. Here, we will present an approach to capture the crosstalks between DNA methylation, histone modifications and chromatin modifying proteins in neuroblastoma, using a Bayesian network approach. These directed networks can be interpreted as causal relationships, highlighting which modifications might be primary drivers. We will show how the hierarchy modelled by these networks can be validated experimentally using ChIP-seq datasets following inhibition of some epigenetic components.

Orateur local : Jérémie Bourdon (Equipe COMBI, LINA – Université de Nantes)


25 septembre 2015

Horaire :  11h

Lieu :  salle 3 – LINA (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité : Jean-Christophe Gelly  (Dynamique des Structures et Interactions des Macromolécules Biologiques (DSIMB), Université Paris Diderot- Paris 7)

Titre : Nouvelles stratégies de reconnaissance de repliement pour la prédiction de structure de protéines

Résumé : Connaître la structure des protéines est essentiel pour comprendre leur évolution et leurs fonctions. Plus de 57 ans après la résolution expérimentale de la première structure protéique (Kendrew, et al., Nature, 1958), la prédiction de la structure à partir de sa seule séquence est encore aujourd’hui un problème majeur des sciences biologiques.
La modélisation comparative est actuellement la stratégie la plus utilisée et la plus efficace pour la prédiction de structure de protéines. L’objectif de la modélisation comparative est de prédire la structure d’une protéine d’intérêt en se basant sur une structure déjà résolue (provenant d’une protéine homologue). L’étape de détection de cette structure support, étape appelée reconnaissance de repliement, est une étape primordiale de ce processus.
Théoriquement, il serait possible de prédire la structure d’un nombre important de protéines sans structures expérimentales en utilisant des protéines de structures connues comme support. Malheureusement, les distances évolutionnaires entre protéines d’intérêts et protéines supports sont souvent  très grandes et l’utilisation de méthodes de recherche de repliement classiques telles que BLAST ou PSI-BLAST (Altschul et al., Nucleic Acids Res, 1997) ne suffisent pas pour la détection d’homologues lointains.

Dans cet exposé, je présenterai une nouvelle méthode de reconnaissance de repliement nommée ORION (Optimized fold RecognitION) que nous avons développé récemment (Ghouzam et al., Bioinformatics, 2015). Notre méthode se base sur une nouvelle stratégie de comparaison profil/profil plus performante que les méthodologies séquence/séquence de BLAST ou  profil/séquence de PSI-BLAST. L’une des originalités de notre méthode est de combiner l’information de séquence à des informations structurales. L’information structurale est codée grâce à un alphabet structural, les blocs protéiques (de Brevern et al., Proteins, 2000), développé dans notre laboratoire. Les blocs protéiques permettent de décrire avec précision et de manière « discrète » la structure locale des protéines. Nous avons démontré que l’utilisation des blocs protéiques pour la reconnaissance de repliement améliorait très significativement la détection d’homologues lointains.

La prédiction de la structure des protéines est un enjeu scientifique majeur et est l’objet d’une compétition internationale intense. Afin d’évaluer objectivement les différentes méthodes de prédiction de structure et offrir une évaluation indépendante de l’état de l’art dans le domaine, une compétition internationale de prédiction de structure a été mis en place par la communauté scientifique : le Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP) qui se déroule tous les deux ans depuis 1994.
Nous avons participé avec succès à la dernière édition de cette compétition (CASP 2014) en utilisant une préversion de notre méthode ORION. Je présenterai donc notre expérience dans cette compétition ainsi que les derniers développements les plus performants de la communauté.

Orateur local : Stéphane Téletchéa (Team Protein Design In Silico – UFIP, Université de Nantes)


26 juin 2015

Horaire :  10h30

Lieu :  amphi S – IRCCyN (Ecole Centrale de Nantes, 1 rue de la Noë 44300 Nantes)

Orateur invité : Cédric Lhoussaine  (équipe BioComputing – Laboratoire CRIStAL,  Lille)

Titre : Une approche structurelle de simplication de réseaux de réactions chimiques.

Résumé : La raison d’être des modèles de systèmes biologiques repose dans l’utilisation que l’on en fait pour prévoir le comportement dynamique de ces systèmes. La pertinence et la qualité des préditions réalisées à partir des modèles est essentiellement liée à deux facteurs. Le premier provient de connaissances souvent insuffisantes dans les détails des mécanismes d’interactions entre les entités biologiques. Et, même lorsque ceux-ci sont connus, ce sont encore plus souvent leurs paramètres cinétiques qui font défaut. Il faut alors recourir à des modèles très abstraits, et donc faiblement prédictifs et approximatifs.
Afin d’améliorer les prédictions, il faut alors raffiner les modèles, par exemple en inférant les paramètres à partir des données expérimentales. Inversement, pour les systèmes biologiques connus de façon détaillée, un autre obstacle est lié à une explosion de l’espace des états atteignables dans la dynamique de ces systèmes. Cet espace trop important met en échec une analyse raisonnablement efficace du point de vue calculatoire. Une approche classique consiste ici à réduire ces modèles trop « gros ». Pour que cette stratégie soit en pratique exploitable, il est important que les prédictions obtenues pour les modèles simplifiés soient également valides pour les modèles d’origine ; en d’autre termes, il faut que les simplications de modèles préservent les propriétés d’intérêt du système.

Je présenterai dans cet exposé une méthode de simplification de modèles de réseaux de réactions chimiques à partir d’une notion d’équivalence de modèles. Les règles de simplications étant inclues dans cette équivalence nous avons la garantie que le modèle simplifié est toujours équivalent au modèle initial. Par ailleurs, la simplification opère directement au niveau de la structure du réseau plutôt qu’au niveau des équations différentielles qui en sont dérivées comme c’est le cas habituellement. Ceci présente l’avantage de préserver l’information structurelle. Nous illustrerons cette méthode sur le cas des réactions enzymatiques à la Michaelis-Menten et sur celui d’un système de régulation génétique.

Orateur local : Olivier Roux (MeForBio – IRCCyN, Nantes)


22 mai 2015

Horaire :  10h

Lieu :  salle 3 LINA (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité : Eric Tannier  (équipe-projet BEAGLE – INRIA, LBBE – Lyon)

Titre : Genome rearrangement with a dynamic intergene size distribution (Eric Tannier, joint work with Priscila Biller, Laurent Gueguen)

Résumé : Evolutionary models by genome rearrangements are usually variants of operations acting on permutations with a uniform probability over all operations. I will question this uniformity hypothesis. First we will remark that it does not reflect a random breakage model on DNA sequences, that it does not fit data, and that it is not a likely nor a stable situation if intergene sizes are drawn from an equilibrium distribution under a rearrangement process. I will propose an analytic analysis of this equilibrium distribution, give an idea of a proof that the evolutionary process quickly stabilizes, and compare it with various real genomic distributions. Then I will show that published combinatorial or statistical estimators of rearrangement distances have a low performance on simulated data generated with rearrangements drawn with a probability proportional to intergene sizes at equilibrium or based on realistic distributions. We argue that this should be the standard way of simulating genome rearrangement for method validity assessment purposes. I will end up by proposing a new statistical estimator inspired by an analogy with random graphs. It approximates to an additive sublinear factor the number of pairs of genes that are consecutive in two genomes separated by a fixed number of reversals. It is adapted to any intergene size distribution.

Orateur local : Guillaume Fertin (équipe COMBI  – LINA, Nantes )


10 avril 2015

Horaire :  10h30

Lieu :  Amphi du bâtiment G5 (Oniris, 102 Route de Gachet 44300 Nantes)

Orateur invité : Stéphane Chaillou (institut MICALIS, INRA Jouy-en-Josas)

Titre : Ecologie microbienne de l’altération des viandes & produits de la mer : démarches et points analytiques clés pour faire parler les données NGS.

Résumé : The microbial spoilage of meat and seafood products with short shelf lives is responsible for a significant amount of food waste in Europe. Understanding this phenomenon could help food scientists to build ecological engineering strategies for improving the sustainability of this type of food. Our recent work showed that meat and seafood spoilage involves poorly characterized bacterial communities. This study significantly clarified the questions who is there? and where does it come from? and has fueled answers about the level of richness and evenness of these microbial communities. Nevertheless, our ability to understand the mechanisms underlying the genesis of spoilage is weak and this process is still largely a black box. Although the bacterial communities involved show a moderate level of complexity, we are still unable to understand who does what? Perhaps the more appropriate question is who does what with whom and upon what environmental conditions? Meat spoilage gathers many features of a complex ecological process which needs some theoretical input and a greater focus on ecological questions before new conceptual approaches to control the process could be done.

There is now a great opportunity in using metagenomic and metatranscriptomic data to generate synthetic microbial communities for ecological theory testing and to apply particular model for describing spoilage phenomena. In order to discuss this issue, I will review the ecological concept and highlight the parameters that are difficult to evaluate directly ‘in situ‘. Other issues are based on correlating metagenomic data with that of abundance ratios between dominant and sub-dominant populations which cannot be reproduced ‘in vitro‘ setup. Finally, I will emphasize the role of sampling and of genomic annotation expertise in order to make metagenomic data more meaningful about microbial ecological interactions (e.g. predation, quorum sensing, metabolic).

Orateur local : Monique Zagorec (UMR SECALIM INRA/Oniris)

“Découvrir les communautés bactériennes des viandes de volaille pour améliorer la qualité sanitaire de nos aliments.”


30 janvier 2015

Horaire :  10h

Lieu :  salle 3 LINA (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité : Fabien Jourdan (équipe MeX, INRA TOXALIM Toulouse)

Titre : MetExplore

Résumé : Since 2009 the MetExplore web server has offered access to more than 200 metabolic networks representing a large variety of organisms. A key feature of MetExplore is its provision of a single framework that allows analysis of metabolomics datasets within the context of these networks. We have recently changed the architecture of the server, creating a fully online interface (from data import to network visualization) thus eliminating any need for software installation and file exchanges. Most original functions were kept in version 2.0, including graph modelling, SBML file import and Cytoscape exports. Flux Balance Analysis methods, available in version 1, are also being transferred to the new release. Flux computation on in silico engineered models is possible through computation in a newly developed Java framework (FlexFlux). Many new features have been added to the online release, as we move to integrate metabolomics data within a more polyomics based context, offering organism-specific metabolome alongside genome, transcriptome and proteome centered information. Omics data regarding each of these elements can be imported, from Excel spreadsheets, processed then visualized within an interactive webpage. MetExplore 2.0 is offered as a freely accessible web service to the community. MetExplore is capable of extracting a variety of sub-networks from within the larger network, based on individual pathways, or modules responding to environmental challenge. MetExplore tackles sub-network identification in two ways. A first approach filters for selected features e.g. certain metabolites either known to be involved in particular responses, or inferred to be involved through association with others that are. Secondly, application of graph algorithms to the network structure can identify metabolic paths between identified metabolites. The MetExplore 2.0 architecture allows a flexible analysis of integrated polyomics data within the context of metabolic networks. It has been successfully used to interpret metabolomics data obtained from a range of research areas including microbiology, pharmacology, food toxicology and parasitology. MetExplore 1 and 2.0 can be accessed at http://www.metexplore.fr.

Orateur local : Yann Guitton (équipe COMBI, LINA)


19 décembre 2014

Horaire :  10h30

Lieu :  amphi 112 bâtiment Erdre (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Premier orateur invité : Bernard Gibaud (laboratoire LTSI, Université Rennes 1, Inserm, équipe MEDICIS)

Titre : Vers des ontologies pour décrire des biomarqueurs d’imagerie : pourquoi et comment ?

Résumé : The presentation will introduce imaging biomarkers, and stress their importance in biomedical research (both in clinical and translational research) as well in key decisions concerning patient management. In this context, the deployment and federation of imaging biobanks should provide the basic infrastructure to support the sharing of biomedical imaging data (including imaging biomarkers), and stimulate research about biomarkers’ design, qualification and clinical use.
Ontologies and other semantic web technologies could facilitate the sharing of this information. The presentation will review some of the ontology sources currently available or in development, and discuss their relevance (e.g. OBI, RadLex, QIBO, OntoNeuroLog). The most salient open issues will be listed.

Second orateur invité : Olivier Dameron (Laboratoire Irisa/INRIA Rennes-Bretagne atlantique, Rennes, Equipe Dyliss)

Titre : Knowledge-based selection of candidate metabolic networks: application (in progress) to Ectocarpus siliculosus.

Résumé : The idealg project(http://www.idealg.ueb.eu/) aims at having a better overall understanding of the three groups of macroalgae (green, red and brown) in order to develop the algae sector in Brittany. This includes especially the study of species specific to each of the three major groups of algae, Ectocarpus siliculosus in the case of brown algae. A part of this projects consists in proposing a complete metabolic network for Ectocarpus siliculosus. A metabolic network is the complete set of physical and physiological reactions that explain the overall functioning of a cell. This metabolic network has to have a good quality and has to be compatible with biological observations. It must especially be able to explain the presence of 51 compounds identified as interesting by biologists. Ectocarpus siliculosus not being a “model species”, numerous portions of metabolic pathways are unknown. We used MetaCyc as a source of candidate reactions to complete the metabolic network. The smallest set  of reactions necessary for producing the 51 target proteins of interest is composed of 70 reactions. However, a systematic exploration produced 2400 possible minimal sets. Each of them is composed of 52 reactions, and together they cover 70 reactions. We analyzed the topology of these 70 reactions and used symbolic knowledge to select the most desirable reactions, reducing the number of candidate networks from 2400 to 48 (-98%).

Orateur local : Alban Gaignard (projet SyMeTRIC, CHU de Nantes)


 5 décembre 2014

Horaire :  10h

Lieu :  salle 3 du LINA (UFR Sciences et Techniques, Université de Nantes, 3 chemin de la Houssinière 44300 Nantes)

Orateur invité : Caroline Baroukh (Physiologie et Biotechnologie des Algues – Ifremer, Nantes)

Titre : Metabolic modeling under non-balanced growth. Application to microalgae for biofuels production.

Résumé : Metabolic modeling is a powerful tool to understand, predict and optimize bioprocesses, particularly when they imply intracellular molecules of interest. Unfortunately, the use of metabolic models for time varying metabolic fluxes is hampered by the lack of experimental data required to define and calibrate the kinetic reaction rates of the metabolic pathways. For this reason, metabolic models are often used under the balanced growth hypothesis. However, for some processes such as the photoautotrophic metabolism of microalgae, the balanced-growth assumption appears to be unreasonable because of the synchronization of their circadian cycle on the daily light. Yet, understanding microalgae metabolism is necessary to optimize the production yield of bioprocesses based on this microorganism, as for example production of third-generation of biofuels.

In this PhD thesis, DRUM, a new dynamic metabolic modeling framework that handles the non-balanced growth condition and hence accumulation of intracellular metabolites was developed. The first stage of the approach consists in splitting the metabolic network into sub-networks describing reactions which are spatially and functionally close, and which are assumed to satisfy balanced growth condition. The left metabolites interconnecting the sub-networks behave dynamically. Then, thanks to Elementary Flux Mode analysis, each sub-network is reduced to macroscopic reactions, for which simple kinetics are assumed. Finally, an Ordinary Differential Equation system is obtained to describe substrate consumption, biomass production, products excretion and accumulation of some internal metabolites.

DRUM was applied to the accumulation of lipids and carbohydrates of the microalgae Tisochrysis lutea under day/night cycles in normal and nitrogen starvation conditions. The resulting model describes accurately experimental data. It efficiently predicts the accumulation and consumption of lipids and carbohydrates. DRUM was also applied to the microalgae Chlorella sorokiniana in dark heterotrophic growth, showing that the balanced-growth assumption was valid in this case.

Orateur local : Grégory Carrier (Physiologie et Biotechnologie des Algues – Ifremer, Nantes)


1er juillet 2014

Horaire :  11h

Lieu :  amphi B 8 (École Centrale de Nantes, 1 Rue de la Noë 44300 Nantes)

Orateur invité : Torsten Schaub (Université de Potsdam, Institut für Informatik, Potsdam)

Titre : Answer Set Programming: Boolean Constraint Solving for Knowledge Representation and Reasoning

Résumé : Answer Set Programming (ASP) is a declarative problem solving approach, combining a rich yet simple modeling language with high-performance Boolean constraint solving capacities. ASP is particularly suited for modeling problems in the area of Knowledge Representation and Reasoning involving incomplete, inconsistent, and changing information. As such, it offers, in addition to satisfiability testing, various reasoning modes, including different forms of model enumeration, intersection or unioning, as well as multi-criteria and -objective optimization. From a formal perspective, ASP allows for solving all search problems in NP (and NPNP) in a uniform way. Hence, ASP is well-suited for solving hard combinatorial search problems, like system design and timetabling. Prestigious applications of ASP include composition of Renaissance music, decision support systems for NASA shuttle controllers, reasoning tools in systems biology and robotics, industrial team-building, and many more. The versatility of ASP is nicely reflected by the ASP solver clasp, winning first places at various solver competitions, such as ASP, MISC, PB, and SAT competitions. The solver clasp is at the heart of the open source platform Potassco hosted at potassco.sourceforge.net. Potassco stands for the “Potsdam Answer Set Solving Collection” and has seen more than 65000 downloads world-wide since its inception at the end of 2008.
The talk will start with an introduction to ASP, its modeling language and solving methodology, and portray some distinguished ASP applications and systems.

Orateur local : Carito Guziolowski (IRCCyN, École Centrale, Nantes)


22 mai 2014

Horaire :  10h30

Lieu :  salle Authion (INRA Angers, 42 Rue Georges Morel 49070 Beaucouzé)

Orateur invité : Hadi Quesneville (URGI – UR1164, INRA, Versailles)

Titre : Evolution et impact des élements transposables chez les Brassicaceae

Résumé : Little is known about the evolution of the nature and impact of repeated sequences over long periods of times. The genome of several A. thaliana relatives that diverged approx. 5-40 MYA have been sequenced: Arabidopsis lyrataCapsella rubellaArabis alpinaBrassica rapaThellungiella salsuginea (formerly Thellungiella halophila), and Schrenkiella parvulum (formerly Thellungiella parvula). As well, the genomes from four other A. thaliana ecotypes have been assembled (Ler-1, Kro-0, Bur-0, and C24). For all these genomes, we have generated a library of consensus repeat sequences that we appended to the Col-0 library ( the reference A. thalina genome) in order to compile a “Brassicaceae” library that was used to annotate the Col-0 genome.

Our Brassicaceae TE annotations cover over 31.8 Mb of the A. thaliana genome and appear to achieve highly sensitive detection. We found that most of the copies are detected with better scores by sequences fetched from other Brassicaceae species. When measuring the coverage of TE annotations attributed to consensus sequences from each species, we found that while Col-0 contributes the largest part (36.8%), A. lyrata and B. rapa contribute as much as 17.5 and 25.8%, respectively, with modest (below 6.5%) contributions from other species and the pool of non-Col-0 A. thaliana ecotypes. The fact that most A. thaliana copies can be detected more accurately by consensus sequences built in foreign species is presumably most parsimoniously explainable by differential selective bursts among the Brassicaceae which would rule out the accelerated divergence hypothesis and indicate the long decay of these copies in A. thaliana. The present analysis therefore provides independent evidences supporting the ancient origin of the A. thaliana repeats as well as the chromosome-level distribution of old versus young copies in this species.

We found that the majority of the repeats found in the A. thaliana genome are rather ancient and likely to derive from the retention of fragments deposited by ancestral bursts that occurred early during the Brassicaceae evolution. We illustrate the way repeated sequences are composed by mutations towards genomic dark matter over time. We present results illustrating that the repeated sequences evolve in a bimodal fashion with mutation rates first dominated by the deamination of methylcytosines and then by the basal endogenous rates of transitions and transversions. Our results further suggest that the deleterious impact of repeats on gene expression as well as their regulation through small RNA-mediated pathways can last over prolonged periods. We show that a substantial pool of small RNAs corresponds to old repeats suggesting that repeat sequence divergence is accompanied by a diversifying population of small RNAs. We show that repeats have prolonged effects on the expression levels of proximal genes.

Orateur local : Jean-Pierre Renou (IRHS, INRA, Angers)


26 mars 2014

Horaire : 10h30

Lieu : Salle 003 – LINA, Nantes

Orateur invité : Giuseppe Longo (Centre Cavaillès (CIRPHLES), CNRS & École Normale Supérieure, Paris )

Titre : Chance and diversity in biology: comparing complexity and functional organization

Résumé : The dynamic instability of living systems and the “superposition” of different forms of randomness will be viewed as components of the contingently changing, or even increasing, organization of life through ontogenesis or evolution. To this purpose, we first survey how classical and quantum physics define randomness differently. We then discuss why this requires, in our view, an enriched understanding of the effects of their concurrent presence in biological systems’ dynamics. Biological randomness is then presented as an essential component of the heterogeneous determination and intrinsic unpredictability proper to life phenomena, due to the nesting and interaction of many levels of organization, but also as a key component of its structural stability. We will note as well that increasing organization, while increasing “order”, induces growing disorder, not only by energy dispersal effects, but also by increasing variability and differentiation. Finally, we discuss a possible difference between biological complexity and organization, which may provide a tool for understanding some aspects of cancer.

Orateur local : Nicolas Tabareau (Ascola – LINA, Nantes)

Vidéo et présentation : plateforme COCo


28 Février 2014

Horaire : 10h

Lieu : Salle 003 – LINA, Nantes

Orateur invité : Lorraine Goeuriot (Centre for Next Generation Localisation, Dublin City University, Ireland)

Titre : Extraction et recherche d’informations textuelles dans le domaine médical

Résumé : Les patients et le personnel médical sont confrontés de façon régulière voire quotidienne à des rapports médicaux. Ces documents, écrits par les professionnels médicaux, visent à faciliter la communication entre praticiens traitant un même patient, et tiennent un rôle primordial dans les prises de décision. Cependant, leur aspect peu structuré, le vocabulaire propre à chaque discipline médical, l’absence d’informations contextuelles, etc. rend leur exploitation complexe. Ces rapports médicaux sont parfois fournis aux patients, qui n’ont pas les connaissances médicales nécessaires pour les comprendre. Dans ce séminaire nous montrerons que le traitement automatique des langues permet d’extraire des informations de ces documents et d’en organiser le contenu. Nous présenterons de plus comment les méthodes de recherche d’information rendent accessible ces informations extraites et permettent à ces différents acteurs d’accéder aux documents leur donnant une meilleure compréhension d’un cas médical.

Orateur local : Béatrice Daille (TALN – LINA, Nantes)


24 Janvier 2014

Horaire : 10h

Lieu : Amphi S à l’IRCCyN, Nantes

Orateur invité : Paolo Ballarini ( Applied Mathematics and Systems (MAS), École Centrale Paris, France)

Titre : Application of HASL model checking to biological models

Résumé : The Hybrid Automata Stochastic Logic (HASL) is a powerful formalism for expressing properties/measures of discrete-state stochastic models. Its essence consists in employing a hybrid automaton as a means for selecting the relevant trajectories of the observed model (corresponding to the behaviour one wants to observe) together with specifying the quantities one wants to assess (wrt the observed behaviour). A (stochastic) simulation-based (statistical) procedure takes care of (automatically) sampling trajectories from the input model in a quantity sufficient to meet the enduser desired accuracy of the output estimates. In this presentation I will demonstrate the potential of the HASL approach by looking at biological applications. In particular I will present examples of sophisticated HASL properties for assessing the performance of gene-expression expression. Furthermore I will illustrate how HASL can be used to assess the dynamics (period and amplitude) of stochastic oscillators.

Orateur local : Morgan Magnin (MeForBio – IRCCyN, Nantes)


6 Décembre 2013

Horaire : 10h

Lieu : salle 003 – LINA, Nantes

Orateur invité : Alain Denise (AMIB group, LRI , IGM, CNRS, and INRIA, France)

Titre : Design de structures d’ARN avec contraintes de séquence : une approche à base de langages formels

Résumé : Le problème from du design (ou repliement inverse) de structures secondaires d’ARN est le suivant : la donnée est une structure cible dont on ne connaît pas la séquence. Il s’agit d’engendrer une ou des séquences qui se replieront selon cette structure. Certaines applications en biologie nécessitent d’ajouter des contraintes sur les séquences résultats, par exemple des motifs qui y sont obligatoires ou interdits. Je présenterai une méthode de résolution de ce problème fondée sur l’utilisation de grammaires formelles et d’automates finis, et comment elle a été appliquée dans le cadre d’une collaboration avec une équipe de biologie expérimentale.

Orateur local : Jérémie Bourdon (COMBI – LINA, Nantes)


18 Novembre 2013

Horaire : 10h

Lieu : salle G208, salle de séminaire du LERIA, Angers

Orateur invité : Xing-Ming Zhao (School of Electronics and Information Engineering, Tongji University, China)

Titre : Optimal solutions to identify signaling pathways from molecular interaction networks

Résumé : Signal transduction plays important roles in biology, and is involved in various processes, e.g. development and diseases. Unfortunately, the scarcity of knowledge about signaling pathways makes it difficult to understand the mechanisms underlying signal transduction. In this talk, I’ll first present an integer linear programming model to identify signaling pathways from protein-protein interaction networks as well as its application to yeast MAPK signaling from pathways. By treating one signaling pathway as a whole entity, the proposed model can uncover the pathways in an efficient and accurate manner. In addition, I’ll present a new algorithm that is able to determine both the topology of signaling pathways and the direction of signal flows within the pathways. Based on the RNAi data and phosphorylation regulations, the proposed algorithm can determine the direction of signal flows that are consistent with current biological knowledge.

Orateur local : Béatrice Duval (“Interaction, Connaissances et Langage Naturel” – LERIA, Angers)


25 Octobre 2013

Horaire : 11h

Lieu : salle 003 – LINA, Nantes

Orateur invité : Samuel Chaffron (VIB Department of Structural Biology , Vrije Universiteit Brussel – Belgium)

Titre : A global resource for microbial species

Résumé : Microbes are the most abundant and diverse organisms on Earth. They do not live in isolation but rather in communities in which species composition complexity is varying over a wide range (few to thousands of taxa). It is becoming clear that microorganisms can interact in various ways, exchange genetic material and even communicate using specific peptides. But in contrast to macroscopic organisms, their environmental preferences and ecological interdependencies remain difficult to assess. Therefore specific microbial coexistences need to be identified, annotated and catalogued in order to better understand microbial interactions, community structures, and evolution within natural microbial communities. In this context, we have developed the SPRING database; the first web-accessible repository of preferred co-occurrences among Operational Taxonomic Units (OTUs), and inferred networks, defined using publicly available 16/185 ribosomal RNA (rRNA) sequences extracted f rom various environments. The resource is freely available at http://spring-db.org/.

Orateur local : Damien Eveillard (COMBI – LINA, Nantes)


7 Octobre 2013

Horaire : 10h

Lieu : salle 003 – LINA, Nantes

Orateur invité : Falk Hüffner (Algorithmics and Complexity Theory, Technische Universität Berlin – Allemagne)

Titre : Optimally solving hard combinatorial problems in Computational Biology

Résumé : We present several case studies on finding optimal solutions to NP-hard combinatorial problems in bioinformatics. The techniques used are data reduction, fixed-parameter algorithms, and integer linear programming. By combining these tools, we can often solve even sizeable real-world instances to optimality. The case studies concern clustering protein interaction networks, multiple alignment, and network querying.

Orateur local : Christian Komusiewicz (COMBI – LINA, Nantes)


31 Mai 2013

Horaire : 10h

Lieu : salle 003 – LINA, Nantes

Orateur invité : Laszlo David (Mathematics in Life Sciences, Freie Universität Berlin – Allemagne)

Titre : Advanced search for elementary modes in metabolic networks

Résumé : Elementary flux modes (EFM) are an important tool for the structural analysis of metabolic networks, since in many cases they correspond to biological phenotypes of the underlying system. Having algorithmic tools that can enumerate elementary modes has been an active research topic over the past years. While exhaustive EFM enumeration tools exist (MetaTool, EFMTool, etc.), the growing complexity metabolic networks can be reconstructed with renders these methods unusable. In this talk, I will present a novel method for finding EFMs containing a set of predefined target reactions.

Orateur local : Abdelhalim Larhlimi (COMBI – LINA, Nantes)


19 février 2013

Horaire : 10h

Lieu : Amphithéâtre – IRCCyN, Nantes

Orateur invité : Steffen Klamt (Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems – Magdeburg, Allemagne)

Titre : Qualitative Modeling of Cellular Signaling Networks: Concepts, Algorithms and Applications

Résumé : A central goal of systems biology is the construction of predictive models of bio-molecular networks. Cellular networks of moderate size have been modeled success­fully in a quantitative way based on differential equations. However, in large-scale networks, knowl­edge of mechanistic details and kinetic para­me­ters is often too limited to allow for the set-up of predictive quantitative models.

In my talk I will present a methodology for quali­tative and semi-quantitative modeling of cellular signal transduction networks based on three different but related formalisms that can be transformed into each other: inter­action graphs, logical/Boolean networks, and quali­ta­tive differential equations. Albeit the simplest models possible, interaction graphs allow us to identify important network properties such as sig­naling paths, feed­back loops or global causal depen­den­cies. Based on these structural features one can make qualitative predictions (ups and downs) on the effect of pertur­bations providing a valuable tool to detect inconsisten­cies between knowledge and measured da­ta. Logical or Boolean models can be derived ffrom interaction graphs by constrai­ning the logical combination of edges. Using a particular (hyper­­­graphical) represen­tation of logical networks and introducing some novel tech­niques for their analysis we made this qualitative modeling approach also amenable to large-scale signaling networks. Novel modeling tech­niques include qualitative simu­lation of stimulus-response experiments and the identi­fication of proper inter­vention strategies enforcing or repressing certain be­ha­viors. Finally, as a third formalism, a recently introduced method by which Boolean networks can be transformed into a system of (qualitative) differential equations enables studies on essential dynamic features of a signaling network.

I will also briefly discuss algorithmic problems arising in the analysis of interaction graphs and logical networks. Several application examples – including a large-scale model of EGF signaling – demonstrate that our methods deliver veri­fiable predictions and hypotheses on network function driving the iterative cycle between experiment and modeling.

Orateur local : Carito Guziolowski (MeForBio – IRCCyN, Nantes)


7 décembre 2012

Horaire : 10h

Lieu : salle 103 – LINA, Nantes

Orateur invité : Claire Lemaitre (GenScale, INRIA Rennes Bretagne Atlantique – Rennes)

Titre : Réarrangements chromosomiques et organisation du génome : une relation complexe

Résumé : Les réarrangements chromosomiques sont des mutations du génome qui peuvent déplacer, dupliquer, inverser des segments d’ADN de longueur variable le long du génome. Ils jouent donc un rôle majeur dans l’organisation et la ré-organisation du génome au cours de l’évolution. Dans cet exposé, je présenterai Cassis, une méthode pour détecter précisément les points de cassure de réarrangements par comparaison de génomes (complets et assemblés) d’espèces différentes. Cassis a été appliqué sur les génomes de mammifères et a permis d’améliorer nettement la résolution des points de cassure. En tirant parti de cette meilleure résolution, nous avons pu analyser la distribution des points de cassure, d’abord linéairement le long du génome humain, puis spatialement dans le noyau. Ainsi, je montrerai que leur distribution n’est pas uniforme le long des chromosomes mais suit l’organisation du génome en isochores (les points de cassure sont sur-représentés dans les régions riches en GC et en gènes). Puis, en les confrontant aux données d’interaction 3D dans le noyau, nous montrons que les loci impliqués dans un réarrangement sont plus souvent observé en proximité spatiale dans le noyau que attendu. Ces résultats suggèrent qu’on pourrait généraliser la notion de synténie à celle de “synténie spatiale” et qu’une partie de l’organisation 3D du génome serait conservée sur de grandes distances évolutives. Enfin, je terminerai par les perspectives offertes par les nouvelles technologies de séquençage pour l’étude des réarrangements et les problèmes méthodologiques liés à leur détection dans ces données fragmentées et non assemblées.

Orateur local : Géraldine Jean (COMBI – LINA, Nantes)

Groupement de Recherche en Intégration de données Omics à Très grande Echelle