Etudes d'objets combinatoires : applications à la bio-informatique

par Rémi Vernay

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Vincent Vajnoszki et de Jean-Luc Baril.

Le président du jury était Jean Pallo.

Le jury était composé de Sarifuddin Madenda.

Les rapporteurs étaient Abderrafiâa Koukam, Vlady Ravelomanana.


  • Résumé

    Cette thèse porte sur des classes d’objets combinatoires, qui modélisent des données en bio-informatique. Nous étudions notamment deux méthodes de mutation des gènes à l’intérieur du génome : la duplication et l’inversion. Nous étudions d’une part le problème de la duplication-miroir complète avec perte aléatoire en termes de permutations à motifs exclus. Nous démontrons que la classe de permutations obtenue avec cette méthode après p duplications à partir de l’identité est la classe de permutations qui évite les permutations alternées de longueur 2p + 1. Nous énumérons également le nombre de duplications nécessaires et suffisantes pour obtenir une permutation quelconque de longueur n à partir de l’identité. Nous proposons également deux algorithmes efficaces permettant de reconstituer deux chemins différents entre l’identité et une permutation déterminée. Nous donnons enfin des résultats connexes sur d’autres classes proches. La restriction de la relation d’ordre < induite par le code de Gray réfléchi à l’ensemble des compositions et des compositions bornées induit de nouveaux codes de Gray pour ces ensembles. La relation d’ordre < restreinte à l’ensemble des compositions bornées d’un intervalle fournit encore un code de Gray. L’ensemble des ncompositions bornées d’un intervalle généralise simultanément l’ensemble produit et l’ensemble des compositions d’un entier et donc la relation < définit de façon unifiée tous ces codes de Gray. Nous réexprimons les codes de Gray de Walsh et Knuth pour les compositions (bornées) d’un entier à l’aide d’une unique relation d’ordre. Alors, le code de Gray deWalsh pour des classes de compositions et de permutations devient une sous-liste de celui de Knuth, lequel est à son tour une sous-liste du code de Gray réfléchi.

  • Titre traduit

    Study of Combinatorial Objects : Applications to Bioinformatics


  • Résumé

    This thesis considers classes of combinatorial objects that model data in bioinformatics. We have studied two methods of mutation of genes within the genome : duplication and inversion. At first,we study the problem of the whole mirror duplication-random lossmodel in terms of pattern avoiding permutations. We prove that the class of permutations obtained with this method after p duplications from the identity is the class of permutations avoiding alternating permutations of length 2p + 1.We also enumerate the number of duplications that are necessary and sufficient to obtain any permutation of length n from the identity. We also suggest two efficient algorithms to reconstruct two different paths between the identity and a specified permutation. Finally,we give related results on other classes nearby. The restriction of the order relation < induced by the reflected Gray code for the sets of compositions and bounded compositions gives new Gray codes for these sets. The order relation < restricted to the set of bounded compositions of an interval also yields a Gray code. The set of bounded n-compositions of an interval simultaneously generalizes product set and compositions of an integer, and so < puts under a single roof all theseGray codes.We re-expressWalsh’s and Knuth’sGray codes for (bounded) compositions of an integer in terms of a unique order relation, and so Walsh’s Gray code becomes a sublist of Knuth’s code, which in turn is a sublist of the Reflected Gray Code.


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