Identification de motifs dans les réseaux métaboliques : définitions, algorithmes, et application au métabolisme d'Escherichia coli

par Vincent Lacroix

Thèse de doctorat en Bio-informatique

Sous la direction de Marie-France Sagot.

Soutenue en 2007

à Lyon 1 .

mots clés

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’analyse structurelle des réseaux biologiques. Nous proposons une nouvelle définition de motif dans le contexte des réseaux métaboliques. Un réseau métabolique est modélisé par un graphe coloré et un motif est défini comme un multiensemble de couleurs (une couleur correspond ici `a un mécanisme réactionnel). Une occurrence d’un motif est définie comme un ensemble de noeuds connectés et colorés par les couleurs du motif. Nous proposons des algorithmes pour rechercher et inférer de tels motifs, ainsi qu’un critère statistique permettant de décider si un motif est sur-représenté. L’application de nos méthodes au métabolisme d’Escherichia coli révèle des structures locales répétées. Nous argumentons que ces structures peuvent être interprétées comme des blocs fontionnels et/ou évolutifs du métabolisme

Résumé

This thesis lies within the scope of the structural analysis of biological networks. We propose a new definition of motif in the context of metabolic networks. A metabolic network is modelled by a coloured graph and a motif is defined as a multiset of colours (a colour corresponds to a reaction mechanism). An occurrence of a motif is defined as a set of connected nodes coloured by the colours of the motif. We propose algorithms to search for and infer such motifs, as well as a statistical criterion to decide if a motif is over-represented. The application of our methods to the metabolism of Esche- richia coli reveals repeated local structures. We argue that theses structures can be interpreted as functional and/or evolutionary blocks of metabolism