Développement et applications d'une approche bioinformatique intégrative d'analyse de promoteurs

Development and applications of an integrated bioinformatics approach for promoter analysis

• Auteur / Autrice : Aurélie Lardenois
• Direction : Olivier Poch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Promoteurs (génétique)

Bioinformatique

Résumé

L’accumulation exponentielle de données expérimentales générées par les technologies à haut débit a considérablement favorisé l’analyse bioinformatique des séquences promotrices. A ce jour, des approches bioinformatiques ont été utilisées par les biologistes afin de faciliter l’identification des motifs de régulation dans les régions promotrices avant d’entreprendre des caractérisations biochimiques onéreuses en temps. Cependant, l’émergence d’une quantité colossale de données expérimentales, de programmes de prédiction et de méthodes complémentaires souligne l’absolue nécessité de développer des approches intégratives afin d’améliorer l’analyse des promoteurs assistée par ordinateur. Dans ce contexte, nous avons développé PromAn, un outil polyvalent et intégratif qui offre un panel de modules couvrant une grande partie des approches utilisées dans le domaine de l’analyse des promoteurs. Le programme ne requiert aucune connaissance préalable sur la séquence génomique à étudier et inclut une évaluation de la conservation au cours de l’évolution des régions promotrices, une validation des sites d’initiation de la transcription ainsi qu’une prédiction des sites de fixation de facteurs de transcription potentiellement actifs. PromAn implémente deux versions semi-automatiques (en local et sur un serveur web) ainsi qu’une version automatisée dédiée aux analyses à haut débit et utilisée en étroite conjonction avec des groupes de gènes potentiellement co-régulés. Dans le cadre de nombreuses collaborations avec divers groupes de recherche, l’efficacité de PromAn a pu être démontrée en étroite synergie avec des validations expérimentales afin de localiser et d’identifier les sites de fixation de facteurs de transcription biologiquement actifs. La version automatisée de PromAn dédiée à l’analyse à haut débit facilitera la compréhension de réseaux de régulations complexes et surtout leurs impacts sur la santé et les maladies humaines.

The exponential accumulation of high-throughput experimental data and complete genome sequences has greatly encouraged promoter sequence analysis through bioinformatics. To date, bioinformatics approaches have been used by biologists to facilitate the identification of regulatory motifs in promoter regions before engaging in time-consuming biochemical characterizations. However, the emergence of a huge amount of experimental data, prediction programs and complementary methods means that integrative approaches have become essential to improve in silico promoter analysis. In this context, we have developed PromAn, a versatile and integrative tool which provides a wide range of state-of-the-art promoter analyses. The program requires minimal prior knowledge of the input genomic sequence and includes an evaluation of the evolutionary conservation of promoter regions, a validation of the transcriptional start sites as well as a prediction of potentially active transcription factor binding sites. PromAn has been implemented in two expert-guided versions (local and web server) as well as a high-throughput automatic version that is used in combination with gene groups assumed to be co-regulated. In the context of a number of collaborations with different research groups, the efficiency of PromAn has been demonstrated in strong synergy with experimental validations through the localization and identification of bona-fide transcription factor binding sites. Hopefully, the PromAn high-throughput version will facilitate the understanding of complete regulatory networks and their impact in human health and diseases.