miRViz: Visualiser et analyser les données de microARN

Publié par Redbran le 25/05/2020 à 13:00
Source: CEA IRIG
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 chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on...) 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 (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie...) et découverts chez de nombreux organismes eucaryotes au début des années 2000, les microARN 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 (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, 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 codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) 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 (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node) l'extrémité...), 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 importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est menacée. Ces cellules dérivent...) du côlon (Le côlon, aussi appelé "gros intestin", court du cæcum jusqu'au rectum et constitue la partie terminale de l'intestin, appartenant à l'appareil digestif. Il fait suite à l'iléon...), export préférentiel représenté par la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.).

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 d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) 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 adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant sur Internet.) 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 (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.). Ils ont ainsi pu retrouver visuellement les résultats initialement publiés, et ceci sans avoir besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les...) d'une expertise en programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. C'est une étape...). 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 (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...), miRViz est le seul site Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et...) à proposer une analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la description de données conjointes. On cherche par ces...) de microARN avec des réseaux pré-établis, et ce pour onze espèces différentes (Homme, souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue...), drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte diptère holométabole radiorésistant également appelée mouche...), etc.).

Notes:
Réseau de microARN: représentation mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les...) et graphique où chaque microARN est représenté par un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est appelée rayon du cercle. Celui-ci étant...). 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, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...),...) 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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