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Soutenance d’HDR de Damien ÉVEILLARD (équipe COMBI)

Damien Éveillard, maître de conférences au sein de l’équipe COMBI, soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) intitulée « From systems biology to systems ecology: a computational journey » / « De la biologie systémique à l’écologie systémique : un voyage informatique à travers les échelles biologiques »

mardi 13 octobre 2020 à 13h30 dans l’amphi du bâtiment 34 du LS2N sur le site FST.

Accès au manuscrit complet (pdf, 231 pages) sur l’UNCloud.

Jury :

Alexander BOCKMAYR, Professeur, Freie Universität Berlin (Allemagne) – examinateur
Jérémie BOURDON, Professeur, Université de Nantes, UMR 6004 LS2N – examinateur
Karoline FAUST, Assistante Professor, KU Leuven (Belgique)/Laboratory of Molecular Bacteriology – examinatrice
Christopher QUINCE, Associate Professeur, University of Warwick Coventry (Grande-Bretagne)/Warwick Medical School – rapporteur
Claudine MEDIGUE, Directrice de recherches, Génopole d’Evry/UMR 8030 Genoscope – rapportrice
Eric RIVALS, Directeur de recherches, Université de Montpellier/UMR 5506 LIRMM – rapporteur
Philippe VANDENKOORNHUYSE, Professeur, Université de Rennes 1/UMR 6553 ECOBIO – examinateur

Résumé :
Les progrès récents de la métagénomique ont favorisé un changement de paradigme dans l’étude des écosystèmes microbiens. Ces écosystèmes sont aujourd’hui analysés par leur contenu génétique qui permet notamment de mettre en évidence la composition microbienne en terme de taxonomie ou plus récemment leurs fonctions putatives. Cependant, comprendre suffisamment bien les interactions entre les communautés microbiennes et l’environnement pour prédire la diversité à partir de paramètres physico-chimiques est une quête fondamentale de l’écologie microbienne qui nous échappe encore. Cette tâche nécessite de déchiffrer les règles mécanistes qui prévalent au niveau moléculaire. Une telle tâche doit être accomplie par des approches ou des modélisations informatiques dédiées, inspirées de la Biologie Systémique. Néanmoins, l’application directe des approches standard de la biologie des systèmes cellulaires est une tâche complexe. En effet, la description métagénomique des écosystèmes montre un grand nombre de variables à étudier. De plus, les communautés sont (i) complexes, (ii) le plus souvent décrites qualitativement, et (iii) la compréhension quantitative de la façon dont les communautés interagissent avec leur environnement reste incomplète. Dans ce résumé de recherche, nous illustrerons comment les approches de la biologie systémique doivent être adaptées pour surmonter ces points de différentes manières. Dans un premier temps, nous présenterons l’application du protocole bioinformatique aux données de métagénomique, avec un accent particulier sur l’analyse des réseaux. Deuxièmement, nous décrirons comment intégrer les connaissances hétérogènes en omique par programmation logique. Cette intégration mettra l’accent sur les unités fonctionnelles présumées au niveau communautaire.Troisièmement, nous illustrerons la conception et l’utilisation de la modélisation quantitative à partir de ce réseau. En particulier, la modélisation basée sur les contraintes sera utilisée pour prédire la structure de la communauté microbienne et ses comportementsà partir des connaissances à l’échelle du génome.

Mots-clés : modélisation biologique, graphe, contraintes, écologie microbienne, bioinformatique, biologie des systèmes

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Abstract:
Recent progress in metagenomics has promoted a change of paradigm to investigate microbial ecosystems. These ecosystems are today analyzed by their gene content that, in particular, allows to emphasize the microbial composition in terms of taxonomy (i.e. « who is there and who is not ») or, more recently, their putative functions. However, understanding the interactions between microbial communities and their environment well enough to be able to predict diversity based on physicochemical parameters is a fundamental pursuit of microbial ecology that still eludes us. This task requires deciphering the mechanistic rules that prevail at the molecular level. Such a task must be achieved by dedicated computational approaches or modelings, as inspired by Systems Biology.
Nevertheless, the direct application of standard cellular systems biology approaches is a complicated task. Indeed, the metagenomic description of ecosystems shows a large number of variables to investigate. Furthermore, communities are (i) complex, (ii) mostly described qualitatively, and (iii) the quantitative understanding of the way communities interact with their surroundings remains incomplete.
Within this research summary, we will illustrate how systems biology approaches must be adapted to overcome these points in different manners. First, we will present the application of bioinformatics protocol on metagenomics data, with a particular emphasis on network analysis. In particular, we will use environmental and metagenomic data gathered during the Tara Oceans expedition to improve understanding of a biological process such as the carbon export. Second, we will describe how to integrate heterogeneous omics knowledge via logic programming. Such integration will emphasize putative functional units at the community level. Third, we will illustrate the design and the use of quantitative modeling from this network. In particular, constraint-Based modeling will predict the microbial community structure and its behaviors based on genome-scale knowledge.

Keywords: biological modeling; graph; constraints; microbial ecology; bioinformatics; systems biology

NDW 2020 – Journée « IA et les ODDs »

La chaire UNESCO REL animera une journée sur l’intelligence artificielle et les objectifs de développement durable dans le cadre de la Nantes Digital Week,

mardi 22 septembre 2020 de 10h à 18h.

Les thèmes choisis pour cet événement sont les ODDs :

  • 3 (Santé et bien-être),
  • 8 (Accès à des emplois décents)
  • et 14 (Océans et mers).

Samuel Chaffron (équipe COMBI), Benoit Delahaye (équipe AeLoS), Damien Eveillard (équipe COMBI) et Diana Mateus (équipe SIMS) représenteront le labo au cours des tables rondes.

Programme détaillé sur https://chaireunescorel.ls2n.fr/2020/08/27/conference-en-ligne-ia-et-objectifs-de-developpement-durable/

En raison de la crise sanitaire, la journée se déroulera principalement à distance, grâce à une diffusion des débats en streaming sur le blog de la chaire. Un public d’une quinzaine de personnes participera à cet événement en présentiel.

Pour plus d’informations, le site officiel.

Projet ProBiostic : une découverte « polaire » pour le traitement du mélanome

L’équipe COMBI, dans le cadre du projet RFI ProBiostic, travaille sur la modélisation des écosystèmes microbiens.

En collaboration avec le Desert Research Institute (Reno, USA), l’étude du microbiome de l’ascidie coloniale antarctique Synoicum adareanum a permis de mettre en évidence la production de palmerolide A par une bactérie symbiotique. Le palmerolide est un composé bioactif qui a des propriétés anti-cancéreuses : une promesse pour le traitement du mélanome !

Pour aller plus loin, lire :

Une nouvelle publication de l’équipe COMBI dans « Nature Microbiology Reviews »

Le consortium Tara Océan vient de publier dans Nature Microbiology Reviews une rétrospective de dix années d’exploration et de recherche sur le plancton.

Tara Oceans: towards global ocean ecosystems biology : https://www.nature.com/articles/s41579-020-0364-5

Au-delà de la synthèse des ressources libre d’accès (océanographie physique, génomique et imageries) et les travaux menés sur ces données, cette étude met en valeur le rôle de l’informatique (et du LS2N) pour analyser et modéliser ces nouvelles informations hétérogènes issues de l’océan. Ce 100ème papier labellisé par le consortium ouvre également de nombreuses perspectives de recherche telles qu’identifiées par la fédération de recherche CNRS Tara-GOSEE, dont le laboratoire est partenaire.  

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The Tara Ocean consortium has just published in Nature Microbiology Reviews, a retrospective of ten years of plankton exploration and research.

Tara Oceans: towards global ocean ecosystems biology: https://www.nature.com/articles/s41579-020-0364-5

Beyond the synthesis of open access resources (physical oceanography, genomics, and imagery) and the work carried out on these data, this study highlights the role of computer science (and LS2N) in analyzing and modeling this new heterogeneous information from the ocean. This 100th paper, labeled by the consortium, also opens up numerous research prospects as identified by the CNRS research federation Tara-GOSEE, of which the laboratory is a partner.

Soutenance de thèse de Matthieu David (équipe COMBI)

Matthieu David, doctorant au sein de l’équipe COMBI, soutiendra sa thèse intitulée « Découverte de modifications chimiques par les protéines : identification rapide de jeux de spectres de masse sans filtre de masse »

jeudi 24 octobre 2019 à 14h15, dans l’amphi du bâtiment 34 sur le site de l’UFR Sciences.

Jury :
-Directeur thèse : Guillaume Fertin / Co-encadrante : Dominique Tessier (Ingénieure de recherche INRA Angers Nantes)
– Rapporteurs : Jean-François Gibrat (INRA Jouy en Josas /Unité MaIAGE), Frédérique Lisacek (Swiss Institute of Bioinformatics)
– Examinateurs : Alain Denise (Université Paris-Sud, Orsay), Yves Vandenbrouck (CEA Grenoble)
– Invitée : Hélène Rogniaux (Ingénieure de Recherche, INRA Nantes)

Résumé :
Les protéines remplissent de nombreuses fonctions indispensables au développement et à la survie des organismes vivants. Leur étude est primordiale pour comprendre les mécanismes biologiques au sein des cellules. La technique la plus utilisée pour caractériser les protéines est la spectrométrie de masse en tandem qui produit des dizaines de milliers de spectres expérimentaux par analyse. Pour interpréter ces spectres –c’est-à-dire retrouver et caractériser les protéines présentes dans le mélange analysé– la méthode la plus courante consiste à les comparer à une banque pouvant contenir des centaines de milliers de spectres « modèles ». Pour accélérer l’analyse, la majorité des approches limitent le nombre de comparaisons, limitation suspectée à l’origine de difficultés d’identification.
En effet, à l’issue d’une expérience de spectrométrie de masse, 50 à 75% des spectres demeurent aujourd’hui non identifiés. Pour résoudre ces difficultés, nous avons conçu une méthode pour interpréter les spectres de masse sans filtre de la banque. Cette méthode repose sur une structure de données, SpecTrees, qui permet une représentation compacte du nombre de masses partagées entre chaque paire de spectres, et sur des algorithmes qui manipulent efficacement l’information contenue dans cette structure de donnée. L’ensemble constitue le logiciel SpecOMS diffusé à la communauté. Nous discutons l’usage des différents paramètres de notre méthode et la comparons à un autre algorithme performant.

Journée MODECO (Modélisation des Dynamiques Ecologiques)

Damien Eveillard (équipe COMBI) interviendra en tant que speaker à la journée MODECO : « A Modelife colloquium » organisée par l’Université de Côte d’Azur

mardi 16 juillet 2019 à Nice.

Cette journée est dédiée aux recherches impliquant la modélisation de dynamiques écologiques, à différentes échelles et pour différents organismes (plantes, insectes, poissons, plancton…), afin de répondre à des questions d’adaptation aux changements globaux, d’évolution ou encore de conservation.

Pitch de Damien : « Investigating microbial ecosystems: a computational journey from co-occurrence to metabolic networks »

Ecosystems are today analyzed by emphasizing their genomic composition. However, understanding interactions within communities to predict diversity on the basis of physicochemical parameters is a fundamental pursuit of microbial ecology that still eludes us. Such a task must be achieved by dedicated computational approaches inspired by Systems Biology. First, we will present a network analysis of the global ocean to improve understandings of a biological process. Second, we will describe how to integrate heterogeneous omics knowledge to emphasize functional units at the community level. Finally, we will illustrate a quantitative modeling that considers genome-scale knowledge to predict community behaviors.

Plus d’infos.

JOBIM 2019 : Journées Ouvertes Biologie, Informatique et Mathématiques

JOBIM est l’événement annuel permettant de réunir la communauté des acteurs de la bioinformatique. Cette conférence est l’occasion de découvrir les avancées scientifiques et techniques en analyse, comparaison et exploitation des données biologiques.

Cette année, il est organisé par l’équipe COMBI du LS2N et l’IRS à la Cité des Congrès de Nantes, du 2 au 5 juillet 2019.

Les sessions thématiques porteront sur :

  • Omic dark matter : Faire parler la matière noire omique
  • Protein structure and design: from sequence to function
  • Methods for single-cell omics data analysis
  • Predictive approaches for biological systems engineering
  • Bio Image Informatics: How to generate Phenomics in Bio Imaging

Programme (pdf)

Pour plus d’infos, voir le site web dédié : https://jobim2019.sciencesconf.org/

Journées BIOSS Médecine Personalisée

Les journées du Groupe de travail sur la biologie systémique symbolique (BIOSS) auront lieu lundi 1er et mardi 2 juillet 2019 sur le site de la FST, en salles ABC.

L’objectif de la réunion « BIOSS Personalized Medicine » est de présenter et débattre de manière informelle des frameworks de modélisation numérique et mathématique appliqués à la compréhension des facteurs humains importants sur le plan médical.

Programme complet

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