miRViz: Visualiser et analyser les données de microARN

Publié par Redbran le 25/05/2020 à 13:00
Source: CEA IRIG
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Des chercheurs de l'Irig ont construit miRViz, un site Web en accès libre permettant d'utiliser la puissance des réseaux pour rendre une analyse visuelle des données de microARN, ces petits ARN qui ne codent pour aucune protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) mais qui sont des régulateurs majeurs de l'expression des gènes.

Nous savons depuis plus de 70 ans que les gènes codés par l'ADN sont transcrits en ARN messagers puis traduits en protéines. Mais le mode de fonctionnement de nos cellules s'est avéré bien plus complexe. Participant à cette complexité et découverts chez de nombreux organismes eucaryotes au début des années 2000, les microARN (Les micro ARN (miRNA ou mi RNA) sont des ARN simple-brin longs d'environ 21 à 24...) sont des ARN qui ne codent pas pour une protéine. Ces microARN, longs d'une vingtaine d'acides nucléiques, répriment l'expression des gènes et en sont donc des régulateurs majeur. Leur rôle a été démontré dans de nombreux mécanismes physiologiques et pathologiques. Dans certains cancers, par exemple, des microARN participent à l'initiation et à la progression tumorales ainsi qu'à la formation des métastases. Chez l'homme, 2500 microARN sont répertoriés. Les mesures expérimentales de leur niveau d'expression ainsi que de leur rôle fonctionnel génèrent de grandes quantités de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) qui sont difficiles à analyser en l'absence d'outils bioinformatiques dédiés.


Image extraite de l'analyse des microARN des exosomes de cellules cancéreuses avec miRViz.
Chaque noeud (représenté par un cercle) correspond à un microARN. Dans ce réseau, on identifie du premier coup d'oeil les familles de microARN, et l'on remarque que l'expression des microARN ne se répartit pas de façon aléatoire. La famille miR-320 par exemple est préférentiellement exportée dans les exosomes des cellules de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...) du côlon (Le côlon, aussi appelé "gros intestin", court du cæcum jusqu'au rectum et constitue...), export préférentiel représenté par la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) rouge.

Dans une précédente étude, des chercheurs de l'Irig ont construit des Réseaux de microARN. L'objectif était de réutiliser les théories mathématiques développées avec l'essor des réseaux sociaux afin d'appréhender la complexité des liens entre l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) des microARN humains. Dans ces réseaux de microARN, chaque noeud (représenté par un cercle) correspond à un microARN ; deux noeuds sont reliés si les microARN correspondants présentent des similarités. L'objectif de miRViz est de fournir un site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une...) en accès libre à tous les biologistes afin de leur permettre d'utiliser la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des réseaux pour analyser visuellement leurs données de microARN. Cette nouvelle étude présente plusieurs exemples concrets d'utilisation impliquant des cellules cancéreuses, des cellules souches ou des données issues de patients atteints de cancers.

Grâce à ce site web, les chercheurs ont repris les données publiques de patients atteints du carcinome cortico-surrénalien pour les analyser sous un nouvel angle. Ils ont ainsi pu retrouver visuellement les résultats initialement publiés, et ceci sans avoir besoin d'une expertise en programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent...). Ils ont également pu mettre en évidence, pour la première fois, que l'expression de miR-29, un microARN exprimé dans ces tumeurs, est un facteur pronostic favorable à la survie. Parmi les propriétés de miRViz, il y a sa capacité à visualiser la redondance des microARN (Figure), c'est-à-dire de savoir si les microARN qui ont le même rôle physiologique ou pathologique sont co-exprimés.

À ce jour, miRViz est le seul site Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services...) à proposer une analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la...) de microARN avec des réseaux pré-établis, et ce pour onze espèces différentes (Homme, souris, drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...), etc.).

Notes:
Réseau de microARN: représentation mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...) et graphique où chaque microARN est représenté par un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...). Deux cercles sont reliés si les microARN correspondants sont voisins sur l'ADN ou réprimer des gènes similaires, en fonction de la matrice choisie.
Exosomes: nano-vésicules exportées par les cellules pour agir comme messagers de la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) entre cellules, et permettant également d'expulser hors de la cellule, des composants cellulaires.

Références:
Giroux P, Bhajun R, Segard S, Picquenot C, Charavay C, Desquilles L, Pinna G, Ginestier C, Denis J, Cherradi N and Guyon L. miRViz: A novel webserver application to visualize and interpret microRNA datasets. Nucleic Acids Research, 2020.
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