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| BIOL0845-1 | Introduction à la bioinformatique
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| Durée : | 15h Th, 20h Pr |
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| Nombre de crédits : |
| Master en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité approfondie, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 2 |
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| Master en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité didactique, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 2 |
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| Master en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité spécialisée en bio-industrie, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 2 |
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| Master en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité spécialisée en biochimie industrielle, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 2 |
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| Master en biochimie et biologie moléculaire et cellulaire, à finalité spécialisée en bioinformatique et modélisation, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 2 |
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| Nom du professeur : | Denis Baurain |
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Langue(s) du cours :
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| Langue française |
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Contenus du cours :
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| A l'heure actuelle, virtuellement toutes les études impliquant de la biologie moléculaire requièrent une importante part d'analyse de données (= bioinformatique). Les bioinformaticiens interviennent à la fois en amont et en aval des biologistes moléculaires, par exemple pour concevoir un plan d'expérimentation statistiquement solide ou pour générer de nouvelles hypothèses à partir de données à haut débit, hypothèses ensuite testées au laboratoire.
Cette tendance lourde, surtout liée aux évolutions technologiques (ex. robots) qui permettent de produire toujours plus de données pour moins d'argent et avec moins de main d'œuvre, fait que de nombreux projets de recherche prennent du retard en raison du manque de bioinformaticiens capables d'en exploiter les données. C'est pourquoi il est important que des biologistes se tournent vers la bioinformatique, en particulier pour rester complètement maîtres de leur future recherche.
Dans ce contexte, le cours d'introduction à la bioinformatique vise à sensibiliser les étudiants aux possibilités offertes par cette discipline hybride entre la biologie et l'informatique. Il a notamment pour but de montrer que les bioinformaticiens peuvent se révéler de "vrais" biologistes, mais dont l'outil de prédilection est l'ordinateur en lieu et place de la pipette.
Ce cours permettra aux étudiants de prendre conscience du rôle de la bioinformatique et des bioinformaticiens dans la biologie contemporaine. Il conduira sans doute aussi certains à s'intéresser de plus près à ce domaine, par exemple en suivant le mastère spécialisé qui s'ouvrira l'année prochaine (2012-2013) à destination des étudiants de la filière BBMC.
Table des matières
1. Bases de données génomiques
2. Modèles probabilistes pour les séquences
3. Prédiction de gènes chez les procaryotes
4. Alignement de séquences
5. Heuristiques d'alignement (BLAST)
6. Modèles de Markov cachés
7. Alignement multiple et de profiles (ClustalW, HMMER)
8. Variation des séquences d'ADN (*)
9. Estimation de la distance génétique (*)
10. Evolution et sélection naturelle (*)
11. Quantification de la sélection naturelle sur les séquences d'ADN (*)
12. Arbres évolutifs (*)
13. Inférence phylogénétique (*)
14. Evolution des génomes (*)
15. Analyse de l'expression génique
16. Détection de motifs dans les séquences
17. Bonus
(*) thèmes effectivement vus au cours GENE0432-3 (voir ci-dessous) |
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| Au terme de ce cours, les étudiants seront capables d'expliquer clairement les fondements statistiques et algorithmiques des approches d'analyse vues en classe (= savoirs). Cela suppose avant tout d'avoir COMPRIS la matière. En ce sens, ce cours est sans doute différent d'autres matières du cursus en biologie, dont la simple restitution à l'examen peut parfois suffire. Le niveau de précision requis dans les explications est généralement celui du livre de référence utilisé (voir ci-dessous), sauf quand les diapositives projetées en classe (qui seront disponibles sur myULg) sont plus complètes que ce dernier. Notez que le "background" biologique des études de cas présentées dans le livre est considéré comme illustratif des méthodes d'analyse et ne fait pas partie de la matière.
Pour certains algorithmes (précisés en classe), une APPLICATION sur papier d'un petit exemple fourni pourra être demandée (= savoir-faire). |
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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| Pour des questions d'organisation, le cours est cette année artificiellement divisé en deux parties, la première sous le code [BIOL0845-1] 'Introduction à la bioinformatique' (ce cours, dispensé au second quadrimestre) et la seconde sous le code [GENE0432-3] 'Aspects génétiques et moléculaires de l'évolution' (partim 'Aspects moléculaires de l'évolution', dispensé au premier quadrimestre par le même titulaire). Comme il s'agit toutefois d'un seul et même cours, il est possible que l'ordre de présentation des thèmes abordés soit remanié pour en optimiser l'enseignement.
Le cours ne suppose pas de prérequis en informatique, mais s'appuie sur une connaissance minimale des mathématiques et de la génétique moléculaire. En principe, le niveau nécessaire dans ces deux matières est celui atteint à la sortie de la 3è année de baccalauréat en biologie.
Les seuls types de données abordés dans ce cours sont les séquences primaires (ADN et protéines) et les données d'expression obtenues par les technologies "microarray". Pour l'exploitation des autres types de données 'Omics', les étudiants pourront se référer au cours [INFO0090-1] 'Analyse de données issues de la technologie à haut débit (Omics)' dispensé à partir de l'année prochaine (2012-2013) par le même titulaire sous la forme d'une semaine thématique. |
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Les séances se donneront dans une salle de cours. Elles seront d'une durée d'1h30 et consisteront en un mélange de brefs exposés ex cathedra (15-20 min) et de défis à résoudre en petits groupes d'étudiants. La mise en commun des recherches par groupes sera l'occasion de débattre et de synthétiser les concepts abordés.
Il n'y aura pas de travaux pratiques à proprement parler, mais ceux du cours [GENE0208-2] 'Génomique et bioinformatique' (dispensé par le Prof. B. Joris en 2è année du mastère BBMC) seront conçus pour utilement compléter ce cours-ci. |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Il s'agit d'un cours en présentiel (voir ci-dessus). Bien que ses thématiques soient essentiellement tirées de l'ouvrage de référence cité ci-dessous, l'assistance au cours est vivement encouragée car celui-ci est conçu de sorte à faciliter la compréhension et l'assimilation de la matière. |
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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| Ce cours s'inspire d'un ouvrage de référence [Cristianini N and Hahn MW (2007) Introduction to Computational Genomics, Cambridge University Press]. Ce choix assure une bonne couverture de la bioinformatique (entendue en tant qu'analyse des génomes) tout en fournissant aux étudiants une référence solide mais d'accès aisé. L'acquisition de cet ouvrage (environ 31 EUR au prix plein) est donc chaudement recommandée. Dans ce but, une commande groupée sera proposée au premier cours.
Par ailleurs, à l'issue de chaque séance, les diapositives projetées en classe seront mises à la disposition des étudiants via le portail web myULg. |
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Modalités d'évaluation et critères :
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| Examen écrit (session de juin) comportant deux questions de savoir (théorie à expliquer) et une question de savoir-faire (algorithme à appliquer).
Les thèmes abordés dans l'autre moitié du cours seront évalués séparément dans un examen conjoint avec les Profs. C. Remacle et M. Galleni (voir [GENE0432-3]). |
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Remarques organisationnelles :
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| La prise de notes sur un ordinateur portable ou une tablette est autorisée. Les étudiants sont néanmoins encouragés à ne pas "surfer" ni "chatter" au cours. |
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Contacts :
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| Prof. Denis Baurain
Institut de Botanique B22 (P70)
denis.baurain@ulg.ac.be
Assistant: Dr. Damien Sirjacobs
Institut de Botanique B22 (P70)
04/366.38.54
D.Sirjacobs@ulg.ac.be |
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