Initiation à la Bioinformatique

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1 Initiation à la Bioinformatique
L3 Module Libre Année universitaire Initiation à la Bioinformatique Jean-Michel RICHER

2 Deuxième Cours Les Bases de Données Relationnelles Application

3 Plan Introduction Les bases de données relationnelles
Comment construire une base de données Manipuler les données

4 Volume d’Information Trop d’information tue l’information
Les volumes de données générés par la bioinformatique sont colossaux : Comment stocker l’information de manière non redondante Comment extraire l’information utile Exemples : GenBank, PDB

5 GenBank GenBank comprehensive public database of nucleotide sequences and supporting bibliographic and biological annotation, built and distributed by the National Center for Biotechnology Information (NCBI), a division of the National Library of Medicine (NLM), located on the campus of the US National Institutes of Health (NIH) in Bethesda, Maryland.

6 Evolution de GenBank 2004 : 2005 44,575,745,176 paires de base
40,604,319 séquences 2005 100 milliards de paires de bases organismes

7 PDB PDB (Protein DataBank)
The RCSB PDB provides a variety of tools and resources for studying the structures of biological macromolecules and their relationships to sequence, function, and disease

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9 Attention ! Ce qu’une base de données n’est pas : un fichier Word
un fichier Excel un fichier texte Une base de données utilise un SGBD (Système de Gestion de Base de Données) pour manipuler les données : Oracle Access MySQL

10 Attention ! On peut cependant organiser l’information de manière cohérente dans un fichier texte (ex PDB) pour l’insérer dans une base de données ou la traiter ultérieurement HEADER OXIDOREDUCTASE 27-OCT-03 1UR5 TITLE STABILIZATION OF A TETRAMERIC MALATE DEHYDROGENASE BY TITLE 2 INTRODUCTION OF A DISULFIDE BRIDGE AT THE DIMER/DIMER TITLE 3 INTERFACE COMPND MOL_ID: 1; COMPND 2 MOLECULE: MALATE DEHYDROGENASE; COMPND 3 CHAIN: A, C; COMPND 4 EC: ; COMPND 5 ENGINEERED: YES; COMPND 6 MUTATION: …

11 Structuration Une BDD = ensemble structuré de données enregistrées avec le minimum de redondance Pour pouvoir gérer des données il faut les stocker de manière structurée pour : identifier clairement les données (champs, tables) pouvoir y accéder rapidement (index) Un SGBD = offre la possibilité de manipuler les représentations abstraites des données, indépendamment de leur organisation et de leur implantation sur des supports physiques

12 Historique Naissance des SGBD dans les années 60
Systèmes propriétaires (IBM) 1970 T. Codd chercheur chez IBM propose Le modèle relationnel Tables Algèbre relationnelle Démarche cohérente et unifiée concernant Le LDD (Langage de Description des Données) Le LMD (Langage de Manipulation des Données)

13 Les Systèmes actuels ORACLE
gros systèmes (entreprises, administrations) ACCESS PC sous Windows (MS Office) MySQL PC sous Windows ou Linux (gratuit) et bien d’autres encore… SQL-Server, PostGreSQL, Interbase, sybase, DB2

14 Organisation un SGDB est composé de bases de données
une base de données est composée de tables chaque table est composée de champs SGBD BD BD BD tables

15 Table, tuple, attribut LE MODELE RELATIONNEL Champs
(attributs ou colonnes) fabricant modèle fréquence Intel Pentium 4 3000 Tuples (enregistrements Ou lignes) Intel Pentium M 2000 table Intel Pentium D 3000 AMD Athlon XP 2800 AMD Athlon 64 X2 3800 LE MODELE RELATIONNEL

16 Notion de clé et d’index
Un index est un mécanisme qui permet d’accéder rapidement à l’information Exemple : on possède un fichier de clients et on désire afficher les noms des clients qui habitent Angers on ne possède pas d’index sur le champ ville : il faut réaliser une recherche séquentielle on possède un index sur le champ ville : il n’est nécessaire de parcourir tous les enregistrements. Remarque : on peut créer des index sur plusieurs champs.

17 Notion de clé et d’index
Une clé primaire (aussi appelée identifiant) permet d’identifier de manière unique un enregistrement (tuple) Exemples : numéro de client numéro d’étudiant nom + prénom

18 Elaboration d’une BD On passe par deux phases :
Création du Modèle Conceptuel des Données (MCD) traduction du MCD en Modèle Logique des Données (MLD)

19 Modèle Conceptuel de Données
Il décrit l’organisation initiale des données sous forme d’entités et de relations Une entité est un être ou un objet (concret ou abstrait) qui peut être distingué d’un autre objet. Une entité est composée de champs (ou attributs) Etudiant Cours Nom Prénom N°Etud … Intitulé Nbr heures …

20 Modèle Conceptuel de Données
Une association (ou relation) exprime une interaction entre une à plusieurs entités. (Une association peut comporter des attributs) Un étudiant suit 1 ou plusieurs cours suit Etudiant Cours 0..n 1..n Un cours est suivi par aucun ou plusieurs étudiants La Cardinalité d’un couple entité – association permet de préciser les nombres minimum et maximum de fois pour lesquelles une entité est concernée par l’association

21 Modèle Conceptuel de Données
Exemple Créer un MCD pour modéliser le problème suivant : Une société de vente par correspondance met en vente des produits. Chaque produit est identifié par un numéro, un prix unitaire et une quantité en stock. Un client identifié par un numéro de client, un nom, un prénom et une adresse passe commande à une date donnée d’un ensemble de produits.

22 Modèle Conceptuel de Données
Client Produit 1..1 1..n N°client Nom Prénom Adresse N°produit Libellé Descriptif Prix unitaire Qté en stock passe contient qté Commande 1..n 1..n Date Prix total

23 Modèle Logique des Données
Comment passer du MCD au MLD ? 1) Les entités sont traduites en tables Client Commande Produit cl_id cl_nom cl_prenom cl_adresse co_id co_date co_prix pr_id pr_libelle pr_qte_stock pr_prix_unit

24 Modèle Logique des Données
Traduction des relations 1..1 <-> 1..n L’identifiant de l’entité de cardinalité 1..1 est ajouté aux attributs de l’entité de cardinalité 1..n Commande co_id co_date co_prix co_id_client

25 Modèle Logique des Données
Traduction des relations 1..n <-> 1..n Il faut créer une nouvelle table qui comprend les identifiants des deux entités Comprod id_cmd id_prod qte Identifiant de commande Identifiant de produit Quantité commandée

26 Modèle Logique des Données
Au final on obtient 4 tables Client cl_id cl_nom cl_prenom cl_adresse Commande co_id co_date co_prix co_id_client Comprod id_cmd id_prod qte Produit pr_id pr_libelle pr_qte_stock pr_prix_unit

27 Utilisation de MySQL Sous Linux installer le serveur MySQL
Sous Windows installer EasyPHP ou LAMP (Linux Apache MySQL Php Si on installe un serveur web on peut utiliser phpmyadmin qui est une interface web pour MySQL

28 Utilisation de MySQL Utilisation en ligne de commande
MySQL est un serveur qui utilise un système de connexion par login et mot de passe mysql –h richer –u audrey –p -h (host) spécifie le nom du serveur -u (user) nom de l’utilisateur -p (password) il faut saisir un mot de passe

29 Utilisation de MySQL Utiliser la base de données appelée test
mysql> use test; Donner la liste des table de test mysql> show tables; … On préférera utiliser phpmyadmin qui ne demande aucune connaissance préalable des commandes de SQL

30 Le Langage SQL SQL (Structured Query Language) est un langage de manipulation et d’interrogation des bases de données. Il fait office de LDD et LMD. Il permet notamment de : Créer une base de données CREATE Créer une table CREATE Rechercher des enregistrements SELECT Ajouter un nouvel enregistrement INSERT Modifier des attributs d’un enregistrement UPDATE Supprimer des enregistrements DELETE

31 Créer une table Exemple : création de la table produits
CREATE TABLE produits ( pr_id int(11) NOT NULL auto_increment, pr_libelle varchar(50) NOT NULL default ‘’, pr_qte_stock int(11) NOT NULL default ‘0’, pr_prix_unit float NOT NULL default ‘0’, PRIMARY KEY (‘pr_id’), KEY ‘pr_libelle’ (‘pr_libelle’) );

32 Manipuler des enregistrements
Insérer un enregistrement INSERT INTO produits VALUES ( 1, ‘Carte mère MSI Neo2’, 5, 70 ); Modifier un enregistrement UPDATE produits SET pr_prix_unit = 75 WHERE pr_id = 1; Supprimer un enregistrement DELETE FROM produits WHERE pr_id = 1;

33 Rechercher des enregistrements
Pour rechercher des informations on utilise la commande SELECT qui possède le format suivant : SELECT attribut1, attribu2, … FROM table1, table2, … WHERE conditions ORDER BY attribut GROUP BY attribut

34 Rechercher des enregistrements
Afficher tous les noms des clients SELECT cl_nom FROM clients; Afficher tous les noms des clients par ordre alphabétique SELECT cl_nom FROM clients ORDER BY cl_nom; Afficher tous les noms des clients par ordre inverse SELECT cl_nom FROM clients ORDER BY cl_nom DESC;

35 Rechercher des enregistrements
Afficher les commandes du client N° 2 SELECT * FROM commandes WHERE co_id_client=2; Afficher le montant total des commandes du client N° 2 SELECT SUM(co_prix_total) FROM commandes WHERE co_id_client=2;

36 Rechercher des enregistrements
Afficher le libellé de tous les produits de la commande N° 1 SELECT pr_libelle FROM comprod, produits WHERE id_cmd=1 and id_prod=pr_id;