Introduction à la bio-informatique
Mathieu Lajoie
1er août 2008
Département de BiochimieUniversité de Montréal
Informatique: Science du traitement automatique et rationnel de l'information*.
Biologie: Science du vivant.
*« L'informatique n'est pas plus la science des ordinateurs que l'astronomie n'est celle des télescopes » - Edsger Dijkstra
Menu du Jour
EntréeProtéines, ADN et Gènes(dans leur Cellule)
Plat de résistanceLa bio-informatique en action
DessertLa recherche et les études
en bio-informatique
Apportez vos question...
ATGGATAGCATCGATCGATGAAAAAAAAAAAAAAGCAAGTATCATCCTTAGATAGTTCTATAAGAAGCTAGAGGAGACCTTAACACATGAACAGAAAGAAGGACGACGACGACGAC
CTTCCTATTTCTGAAGACTATAAAGCTTCTGAAAGGTTGAGGGGTAACATCTCTCTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAGGAAAGAAAGACATTCTATTTTGCGCCCTTTGATTGAAAGACTCCAAAGAGATCAAGAAACAGTTTTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGATCTCGGCTCACTGCAAGCTCCGCCGCCCGGGTTCACACCATTTTCCTGCCTCAGCCTCCCAAGTAGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTTTGTATTTTTAGTAGAGACGGGATTTCACCGTGTTAGCCAGGATGGTCTCAATCTCCTGACCCAGCTCTGATTGGATCTTTCTAAACTGTGCCATGTTGTGCTTGATGAAGTGGATCAAATGTTAGAGTTAGGTTTTGCTGAACAAGTTGAAGATATTATTCATGAATTCTACAAAACTGATTCTGAAGACAGTCCTCAGACTTTACTTTTTTCTGCAGCTCGCCCACAGTGGGTATGCAAAGTTGCAAAAAAATGAGTGAAATCCAGATACGAACAGATTGATGTTTTTGGAAAAATGACTCAAAAGGCTGCAGCTTCTGTGGAACATTTGGCCATCCGGTGTCATTGGTTCAGAGGCCAGCAGTTACTGGAGATGTCCTTCAAGTCTACAGTGGGTCTGAAGGGACGGCTATTATTTTCTGTGAGACCCAGAGGAGTGTAACTGAAATAGCCATGAATCCACACATAAAACAGAATGCCCAGTGTTTACATGGGGACATTGCACAGTCACAAAGAGAATTTACACTAAAAGACTTCAGAGAAGGTAGTTTTAAAGTTTTGGTGCAACCAACGTGGCTGCCTGTGGTTTGGACATTCCTGAAGTTGACCTGGTGATTCATGGTTCTCCTCCTAGGATGTTGAGTCTATATCCATCGTTCTGGACGCACAGGTAGAGCTGGACAGACAGGGATTTGTATATGTTTTTATCAACCAAGAGAAAGAGGTCAACTAAGATATGTGGAACAAAAAGTAGGAATTACTTTTAAATGTGTAGGTATTCCTTCTACAATGGATTTAGTTAAATCTAAAAGCACGGATGCCATAAGGTCTCTGGCTTCTGTTTCTTATGCTGCTGTTGATTTTTTCC
AACCATCAGCTCAGATACTGACAGAAGAGAAAGGGGCAGTGGATGCATTGGCTGG
Le Génome Humain
page 1
A
Chromosome 1
ATGGATAATGGATGCATCGATCGATGAAAAAAAAAAAAAAGCAAGTATCATCCTTAGATAGTTCATAAGAAGCTAGAGGAGACCTTAACACATGAACAGAAAGAAGGACGACGACGACGACCTTCCTATTTCTGAAGACTATAAAGCTTCTGAAAGGTTGAGGGGTAACATCTCTCTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAGGAAAGAAAGACATTCTATTTTGCGCCCTTTGATTGAAAGACTCCAAAGAGATCAAGAAACAGTTTTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGATCTCGGCTCACTGCAAGCTCCGCCGCCCGGGTTCACACCATTTTCCTGCCTCAGCCTCCCAAGTAGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTTTGTATTTTTAGTAGAGACGGGATTTCACCGTGTTAGCCAGGATGGTCTCAATCTCCTGACCCAGCTCTGATTGGATCTTTCTAAACTGTGCCATGTTGTGCTTGATGAAGTGGATCAAATGTTAGAGTTAGGTTTTGCTGAACAAGTTGAAGATATTATTCATGAATTCTACAAAACTGATTCTGAAGACAGTCCTCAGACTTTACTTTTTTCTGCAGCTCGCCCACAGTGGGTATGCAAAGTTGCAAAAAAATGAGTGAAATCCAGATACGAACAGATTGATGTTTTTGGAAAAATGACTCAAAAGGCTGCAGCTTCTGTGGAACATTTGGCCATCCGGTGTCATTGGTTCAGAGGCCAGCAGTTACTGGAGATGTCCTTCAAGTCTACAGTGGGTCTGAAGGGACGGCTATTATTTTCTGTGAGACCCAGAGGAGTGTAACTGAAATAGCCATGAATCCACACATAAAACAGAATGCCCAGTGTTTACATGGGGACATTGCACAGTCACAAAGAGAATTTACACTAAAAGACTTCAGAGAAGGTAGTTTTAAAGTTTTGGTGCAACCAACGTGGCTGCCTGTGGTTTGGACATTCCTGAAGTTGACCTGGTGATTCATGGTTCTCCTCCTAGGATGTTGAGTCTATATCCATCGTTCTGGACGCACAGGTAGAGCTGGACAGACAGGGATTTGTATATGTTTTTATCAACCAAGAGAAAGAGGTCAACTAAGATATGTGGAACAAAAAGTAGGAATTACTTTTAAATGTGTAGGTATTCCTTCTACAATGGATTTAGTTAAATCTAAAAGCACGGATGCCATAAGGTCTCTGGCTTCTGTTTCTTATGCTGCTGTTGATTTTTTCCAACCATCAGCTCAGATACTGACAGAAGAGAAAGGGGCAGTGGATGCATTGGCTGG
page 2 000 000
fin
ATATGAAAAAAAAAAAGCAAGTATCATCCTTAGATAGTTCTACTCATGAATCAAGTGATAAGAAGCTAGAGGAGACCTTAACACATGAACAGAAAGAAGGAACCTTCTCCAAT
CTTCCTATTTCTGAAGACTATAAAGCTTCTGAAAGGTTGAGGGGTAACATCTCTCTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAGGAAAGAAAGACATTCTATTTTGCGCCCTTTGATTGAAAGACTCCAAAGAGATCAAGAAACAGTTTTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGATCTCGGCTCACTGCAAGCTCCGCCGCCCGGGTTCACACCATTTTCCTGCCTCAGCCTCCCAAGTAGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTTTGTATTTTTAGTAGAGACGGGATTTCACCGTGTTAGCCAGGATGGTCTCAATCTCCTGACCCAGCTCTGATTGGATCTTTCTAAACTGTGCCATGTTGTGCTTGATGAAGTGGATCAAATGTTAGAGTTAGGTTTTGCTGAACAAGTTGAAGATATTATTCATGAATTCTACAAAACTGATTCTGAAGACAGTCCTCAGACTTTACTTTTTTCTGCAGCTCGCCCACAGTGGGTATGCAAAGTTGCAAAAAAATGAGTGAAATCCAGATACGAACAGATTGATGTTTTTGGAAAAATGACTCAAAAGGCTGCAGCTTCTGTGGAACATTTGGCCATCCGGTGTCATTGGTCTCAGAGGCCAGCAGTTACTGGAGATGTCCTTCAAGTCTACAGTGGGTCTGAAGGGACGGCTATTATTTTCTGTGAGACCCAGAGGAGTGTAACTGAAATAGCCATGAATCCACACATAAAACAGAATGCCCAGTGTTTACATGGGGACATTGCACAGTCACAAAGAGAATTTACACTAAAAGACTTCAGAGAAGGTAGTTTTAAAGTTTTGGTGCAACCAACGTGGCTGCCTGTGGTTTGGACATTCCTGAAGTTGACCTGGTGATTCATGGTTCTCCTCCTAGGATGTTGAGTCTATATCCATCGTTCTGGACGCACAGGTAGAGCTGGACAGACAGGGATTTGTATATGTTTTTATCAACCAAGAGAAAGAGGTCAACTAAGATATGTGGAACAAAAAGTAGGAATTACTTTTAAATGTGTAGGTATTCCTTCTACAATGGATTTAGTTAAATCTAAAAGCACGGATGCCATAAGGTCTCTGGCTTCTGTTTCTTATGCTGCTGTTGATTTTTTCCAAC
CATCAGCTCAGATACTGACAGAAGAGAAAGGGGCAGTGGATGCATTGGCTGGT
Le Génome Humain
page 1
AChromosome 1
gène
ACGATCTGGATCGCTAGCTTCGGCTCGATTATGGATAGA...
ADN
ARNm
Structure et fonctionnementd'un gène
CGC TAG CUU TAU CUC CGC TAU TAG
ACGATCTGGATCGCTAGCTTCGGCTCGATTATGGATAGA...
ADN
ARNm
Structure et fonctionnementd'un gène
CGC TAG CUU TAU CUC CGC TAU TAG
Protéine
AGTTAAGACCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAG
GAAAGAAAGACATTCTATTTTGCGCCCTTTGATTGAAAGACTCCAAAGAGATCAAGAAACAGTT
TTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGAT
CTCGGCTCACTGCAAGCTCCGCCGCCCGGGTTCACACCATTTTCCTGCCTCAGCCTCCCAAGT
AGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTT
TGGTCCTTATAT
AGTTAAGACCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAG
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TTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGAT
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AGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTT
TGGTCCTTATAT
AGTTAAGACCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAG
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TTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGAT
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AGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTT
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GTTAAGACCTTTGGTCCTGTTAAGACCTTTGGTCCTGTTAAGACCTTTGGTCCTT
CCTTTGGTCCTTATATGAAGGAAAAGATTTAATAGCTCAAGCACAGACGGGAACAGGAAAGAAAGACATTCTATTTTGCGCCCTTTAGTTAAGAGATTGAAAGACTCCAAAGAGATCAAGAAACAGTTTTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTGAGACAGAATCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGATCTCGGCTCACTGCAAGCTCCGCCGCCCGGGTTCACACCATTTTCCTGCCTCAGCCTCCCAAGTAGCTGGGACTACAGGCACCCGCCACCACCCCCGACTATTTTTTTCCTGTTCAAGTTAAGACCTTTGG
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...TCATTGCTCGATTATGAAACATATAAGA...
...GTAGGCTCGATTATGATAATGATAGGC...
...CTTCGGACGATTATGAGATAGTATGGA...
Identification des sites actifs dans les protéines par comparaison de séquences
...TCATTGCTCGATTATGAAACATATAAGA...
...GTAGGCTCGATTATGATAATGATAGGC...
...CTTCGGACGATTATGAGATAGTATGGA...
cible thérapeutique
potentielle
Identification des sites actifs dans les protéines par comparaison de séquences
ACGATCTGGATCGCGAGCTTCGGCTCGATTATGGA
ACGACCTGGATCGCTAGCTTCGGCTCGATTGTGGA
Environ une base sur 1,200 diffère3 000 000 000 ÷ 1,200 = 2 500 000 SNPs
Comment ?
Recueillir des échantillons (ADN, glucose, lipides etc) chez 20 000 adultes âgés entre 40 à 69 ans pour étudier les facteurs génomiques de santé et de maladie.
Pourquoi?
•Améliorer la prévention, la détection et le traitement des maladies.
•Analyser les interactions entre gènes ainsi qu'entre gènes et environnement.
DECSciences Nature
maths 536physique 534 chimie 534
BaccalauréatBio-info
oubiochimiebiologie
informatiquemathématiques
MaitriseBio-info
DoctoratBio-info
CÉGEP Université
Passage direct
Comment devenir bio-informaticien ?
Que réserve l'avenir aux bio-informaticiens ?
Profession relativement récente donc peu de données
Domaine en effervescence
Employeurs : milieu académique, instituts de recherche, industrie pharmaceutique
Possibilité de faire une carrière internationale
52m
130mDétail des calculs
Roman Océantume de Réjean Ducharme:50 caractères / ligne30 lignes/pages ->1500 caractères/page260 pages/livre3000000000 bp / 1500 caractères/page = 2 millions de pages / 260 pages/livre=7692 livres * 1,7 cm /livre=130 mètres(Tour UdeM = 52 mètres)
ADN-spaghettiDiamètre ADN: 2 nm (2x10-9 m)Diamètre spaghetti: 2mm (2x10-3 m)=> Grosissement: 1 000 000 x=>1m d'ADN dans une cellule=>1000 km de spaghetti
Volume: 4 m3 approx pour 1000 km de spagDiamètre d'une cellule:10-30 microns (10-6 mètres)
130m
Longueur: 1 m Diamètre: 2 nm
Diamètre: ~15 μm
Multiplions les grandeurs par un million...
Longueur: 1000 km !Diamètre: 2 mm
Diamètre: ~15 m