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Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 OUEST Genopole ® J. Nicolas IRISA / Inria Rennes Assisté de O. Colin, H. Leroy, E. Kabore,

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1 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 OUEST Genopole ® J. Nicolas IRISA / Inria Rennes Assisté de O. Colin, H. Leroy, E. Kabore, E. Morin, C. Delamarche, C. Hitte et D. Lavenier

2 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 OUEST-Génopole® : un réseau de 54 unités de recherche 10 CNRS 2 IFREMER 16 INRA 13 INSERM 1 INRIA 1 AFSSA 11 unités de recherche des Univ. d'Angers, Brest, Nantes et Rennes) 2000 personnes dont 800 chercheurs

3 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Une histoire récente Juillet 2000 : Dépôt dossier Génopole Ouest au ministère Mars 2001 : Expertise sur site de la génopole Janvier 2002 : Labellisation OUEST-Genopole® CDDs plate-forme bioinformatique génopole Septembre 2002 : recrutement 1 an de E. Morin +recrutement 2ans de E. Kabore (CDD région) Juillet 2003 : recrutement 1 an de A.-S. Valin

4 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 OUEST-Génopole® : organisation Composantes Mer – Agronomie – Santé – BioInformatique Cinq plates-formes technologiques - Séquençage/Génotypage - Transcriptome - Protéome - Exploration fonctionnelle - Bio-informatique Groupement d'intérêt scientifique (GIS) en 2002

5 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Les plates-formes OUEST-Génopole Séquençage Biopuces Protéomique Exploration fonctionnelle Génotypage Bioinformatique

6 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Chaine délaboration des connaissances Données brutes Données élaborées Information Connaissances Informatique - BioInformatique Stockage Calcul Gestion Réponses Hypothèses Biblio

7 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Interactions inter-plate-formes : un modèle 3-tiles Autre Plate-forme Plate-forme Bio-Informatique Outils Production Analyse Exploitation Données brutes Stockage Archivage Données élaborées Gestion Domaine de Recherche bioinfo Méthodes Prototypes Stockage Archivage Gestion Veille outils problèmes

8 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Logithèque, bases Service web Sécurisation Ressources informatiques de la plate-forme Communications Calcul distribué Fusion de la puissance de calcul: GénoGRID Calcul Réseau SunFire 6800 SunFire Cluster PC 40 procs + 10 Nantes Angers Rennes Roscoff Brest SunFire procs Cluster Compaq 36 procs Pôle de calcul intensif de l'Ouest Pôle de calcul pour la Mer

9 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Parallélisme et architectures pour la génomique Motivation –le volume des données génomique double approximativement tous les ans (plusieurs centaines de T bytes en 2010) –la puissance des ordinateurs double tous les 18 mois (loi de Moore) Les temps de calcul augmentent et, pour certaines applications, devenir pénalisant ex : base de données ProDom - en 2001 = 31 jours de calcul - en 2002 = 64 jours de calcul solutions Nouvelles méthodes algorithmiques Usage des machines parallèles Développement de machines spécialisées

10 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Parallélisme Projet GénoGRID (resp. D. Lavenier) –une grille expérimentale pour la génomique –objectif : mutualiser les ressources (banque de données, machines) sur des calculs intensifs –deux niveaux de parallélisation grille = plusieurs nœuds nœuds = machines parallèles »cluster de PC »supercalculateurs –applications : repliement des protéines comparaison génomes détection de séquences répétées Roscoff Rennes Brest Lille Angers Rouen

11 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Architecture Exploration rapide des banques de données –mise en parallèle dune batterie de disques –filtrage à la volée de linformation stockée sur disque Scan du génome humain en moins dune seconde

12 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Les acteurs de la bioinfo dans lOuest Roscoff Brest Rennes Nantes Angers Organisme porteur: IRISA / INRIA - Rennes Responsables O. Collin Roscoff H. Leroy Rennes LERIA U533

13 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Le réseau : animation Comité danimation Relations inter plate-formes Stratégie domaine bio-informatique Comité correspondants Relations utilisateurs Mise en place des actions Laure Berti-Equille Audrey Bihouée François Brücker Olivier Collin François Coste Christian Delamarche Didier Flament Marc Ferré Guillaume Fertin Christiane Guillouzo Nathalie Guitton Jin-Kao Hao Yannick Jacques Esther Kaboré Gilles Lassalle Dominique Lavenier Jean Léger Sandrine Laguarrigue Hugues Leroy Jérôme Mikolajczak Emmanuelle Morin Fouzia Moussouni Jacques Nicolas Philippe Picouet Charles Pineau Stéphanie Prioul Jean-Michel Richer Irèna Rusu Michel Samson Anne Siegel Dominique Tessier Tranh Vin Responsables plate-forme: O. Collin (SBR) + pôle Mer, CS Genopole et H. Leroy (Irisa) + système, Genogrid

14 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Esther Kaboré (sept 2002) Ingénieur bases de données : gérer les comptes et les moyens de stockage sur le serveur du PCIO. ; accès et mise à jour dun miroir local des principales banques publiques ; Coordination des choix sur chaque site de développement des bases de données proposition doutils génériques pour le développement de bases de données spécialisées dans les laboratoires. Emmanuelle Morin (sept 2002) Ingénieur en bioinformatique : choix, gestion et maintenance des logiciels applicatifs nécessaires en particulier pour létude de génomes complets; développement dinterfaces adaptées à un usage direct par les laboratoires de biologie des chaînes de traitement logiciel; Proposition de formations sur les outils de la plate-forme; intégration des outils de bio-info produits dans le cadre de la Génopole. Anne-Sophie Valin (juil 2003) Ingénieur en informatique : développement de la plate-forme de recherche et d'extraction de motifs (thème bioinfo génopole) veille logicielle dans ce domaine Formation aux outils, aide à lutilisation. Postes CDD sur Rennes

15 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Plan du site de la plate-forme Accueil présentation outils Accès aux outils locaux Accès à des outils externes FAQ Poser une question Consulter les questions déjà posées banques Description des banques présentes sur le serveur Procédure de rapatriement Accès outils liés Stages Emplois Formations Consulter les demandes Déposer une demande Accès / Demande

16 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Outils qui utilisent les ressources de calcul de la plate-forme Wisconsin package standard Blast Multiple rare FastMe rareGenoFragexclusifPlate-forme de recherche exclusif et découverte de motifs (Smile, Model, Pratt…)

17 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Genbank : version (août 2003) PIR : version 77 (juillet 2003) Swiss-Prot : version 41 (février 2003) Banques de génomes : - 10 génomes eucaryotes - Beaucoup de génomes bactériens Mise à jour régulière Développement de banques à façon Rsync: mise à jour des sites distants (Ifremer, Roscoff) Les banques de données publiques

18 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Quelques bases de données de la génopole INSERM Rennes : Entrepôt de données « foie » GERM Rennes : base fédérée Expasy, base de donnée « Reproduction », base de données défensines INSERM Nantes/Rennes : base de données biopuces CNRS Rennes : base de données «canaux membranaires » INRA : Agena INRA : Stressgenes CNRS Roscoff : Génomer base de données EST Santé Agro Mer Structuration initiale par domaine puis ouverture progressive Point clé: sécurisation des données Harmonisation des approches, développement doutils communs

19 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Exemple dutilisateur de la plate-forme : Identification et Cartographie de 10,000 gènes canins

20 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 |================ [ ] (mk_35) EST7A10# 22 |==================== [ ] (mk_33) EST3C10-B# 53 |================ [ ] (mk_13) BAC_375-K3# 39 |================ [ ] (mk_12) BAC_375-F13# 22 |======== [ ] (mk_6) BAC_372-E22# 22 |============ [ ] (mk_70) VCAM1 54 |============ [ ] (mk_51) FH3445# 54 |================ [ ] (mk_48) FH3246# 39 |================ [ ] (mk_36) FH |================ [ ] (mk_28) EST17G5# 23 |================ [ ] (mk_34) EST4F4-B# 39 |================ [ ] (mk_49) FH3282# 39 |================ [ ] (mk_26) EST14G8# TSP variant maps MLEOCBMk_# Consensus map Mk_Nam e Cartographie sur hybrides irradiés : ordonnancement des marqueurs par approche TSP (Hitte et al. J. Hered 2003) % % Phase dAnalyse : Ordonner 100 marqueurs 1/2 h (- 5 CPUs PCIO-IDEFIX)

21 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre Dog Sequences BLASTn et/ou MegaBLAST (PCIO-IDEFIX / gcg - Wisconsin package ) Orthologue humain Structure de laligt Coord. génomique Orthologue murin Structure de laligt Coord. génomique Primer4.prog Analyses des Séquences Alignement séquences : BLAST ~16h x 2 (human/mouse) MegaBLAST ~80 h PCIO-IDEFIX -5 CPUs- GENE92 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE93 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE94 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE95 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE96 tigr_Chr1 Ren_Chr7 MMU-Chr6 GENE97 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE98 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE99 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE100 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 GENE101 tigr_Chr1 Ren_Chr1 MMU-Chr4 DogSeq# Chr Gene Start End 1 Chr1 ENSG Chr1 ENSG Définition damorces : ~6h -5 CPUs- (PCIO-IDEFIX)

22 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Exemple de développement au niveau dune plate-forme bio Ouest Génopole. IFR 26 INSERM U.533

23 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Numerical processing KD Database Probes & targets Gene sequences Array data Database Probes & targets Gene sequences Array data MADTOOLS Microarray Data Tools Database

24 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 From Gene Expression Results to Literature Data Experimental Clusters Bibliographical Clusters GO Functional Cluster What co-expressed genes perform similar functions? What genes are co- citated in literature? What co-citated genes perform similar functions? Ouest Génopole. IFR 26 INSERM U.533

25 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Exemple de demande de service ayant conduit à une collaboration puis au développement dun outil Logiciel de Recherche d'Amorces Optimisées pour lamplification de Chromosomes Bactériens par PCR Longue Portée Nouri BEN ZAKOUR Laboratoire de Microbiologie UMR1055 INRA ENSAR Dominique LAVENIER IRISA / CNRS - équipe Symbiose

26 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Amorce sensAmorce antisens Comparaison des différents profils = Informations sur la plasticité Approche PCR 2 PCR ~10Kb Souche de référence Souche non séquencée ~10Kb PCR Profil d'amplification InsertionsDélétions 10Kb Même jeu d'amorces

27 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Validation biologique 2 régions de N315 amplifiées par LR-PCR B A

28 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Esther Kaboré Didier Flament Bases de données spécialisées

29 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Recherche de motifs et de signatures Cynthia Alland Emmanuelle Morin Anne-Sophie Valin

30 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Les actions de formation Actions de formation - oct 2001 : GCG - nov 2002 : GCG Elaboration d'un catalogue

31 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 L'existant depuis 2000 DEA G et I Maîtrise de Biologie Maîtrise de d'informatique 31 étudiants formés 15 thèses en cours

32 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Promotion étudiants 6 Biologistes 6 informaticiens

33 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 A partir de 2004 Licence de Biologie et Informatique Master de bio-informatique

34 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Le site de OUEST-Génopole®

35 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003 Perspectives : Une richesse largement inexploitée : Banques de génomes complets Génomes Eukaryotes: Homo sapiens, Mus musculus, Ratus Norvegicus, Oryza sativa, Plasmodium falciparum, Caenorhabditis elegans, Saccharomyces serevisiae, Drosophila melagongaster, Encephalitozoon cuniculi Génomes Bactériens: Escherichia coli, Prochloroccocus marinus, Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, vibrio cholerae, Neisseria meningitidis Yersinia pestis, …

36 Journées Bioinformatique des génopoles – Lyon -Octobre 2003


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