Modélisation des systèmes biologiques, analyse de données multiomiques et visualisation à large échelle

Modeling of biological systems, multi-omics data analysis and large-scale visualization

• Auteur / Autrice : Thibault Poinsignon
• Direction : Gaëlle Lelandais, Pierre Poulain, Mélina Gallopin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 27/09/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie intégrative de la cellule (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - Institut Jacques Monod (Paris ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Mitochondries, métaux et stress oxydatif - Epigénétique et développement chez les champignons
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Bloyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadia Ponts, Matthieu Montes, Stéphanie Bury-Moné
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadia Ponts, Matthieu Montes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Data visualisation

Génome fongique

Analyse des données

Bioinformatique

Mots clés libres

Données Hi-C

Modélisation 3D

Intégration multiomique

Visualisation des données

Organisation du génome

Hi-C data

3D modeling

Integration of omics data

Data visualization

Genome organization

Résumé

L'ampleur de la complexité des systèmes biologiques fait de leur représentation en modèles simplifiés une étape cruciale de leur étude. Dans le cas du système cellulaire, l'évolution rapide des méthodes de mesure a créé un changement d'échelle dans la quantité de données disponibles pour la modélisation. La génération de données omiques est maintenant courante et les biologistes sont confrontés au défi de traiter toujours plus de données. Alors que la construction de modèles à grande échelle devient possible, la visualisation de ces modèles reste un défi crucial pour la structuration des connaissances. Ainsi, cette thèse étudie l'enjeu de la visualisation à grande échelle des données omiques. Dans cette optique, nous avons exploré l'utilisation des modèles 3D des génomes générés à partir des données Hi-C comme support à la visualisation et à l'intégration de données omiques. Pour cela nous avons assemblé un workflow allant des données brutes Hi-C aux modèles 3D entièrement annotés et nous avons réanalysé des ensembles de données omiques publiques disponibles pour trois espèces modèles de champignons : S. cerevisiae, S. pombe, N. crassa.

The sheer complexity of biological systems makes their representation in simplified models a crucial step in their study. In the case of the cellular system, the rapid evolution of measurement methods has created a change of scale in the amount of data available for modeling. Omics data generation is now widespread, and biologists are faced with the challenge of processing an ever-increasing amount of data. While large-scale modeling is becoming possible, visualization of these models remains a crucial challenge for structuring knowledge. Thus, this thesis investigates the challenge of large-scale visualization of omics data. We explored the use of 3D models of genomes generated from Hi-C data as a support for the visualization and integration of omics data. To this end, we assembled a workflow from raw Hi-C data to fully annotated 3D models and reanalyzed publicly available omics datasets for three fungal model species: S. cerevisiae, S. pombe, N. crassa.