Caractérisation du réseau

Une fois le réseau des éléments régulés obtenu, une analyse est nécessaire pour ex-traire de la connaissance de ce réseau. Nous avons choisi pour cela d'utiliser l'analyse de concepts formels (ACF). Notre analyse combine l'ACF et l'ajout d'attributs biologiques

pour détecter des modules d'interactions où l'ensemble des microARN matures ou des ARNm partagent des attributs biologiques identiques. Nous en avons extrait un certain nombre d'interprétations visent à extraire de la connaissance de ce réseau pour proposer des ARNm et/ou des microARN ayant des positions ou attributs spéciaux dans le ré-seau, et pouvant représenter de futurs candidats à caractériser fonctionnellement. Nous reprenons ici les principales observations.

Les modules 36/37 (Figure 5.4) contiennent les deux microARN api-mir-1000-5p et api-mir-263a-5p tous deux annotés comme étant exprimés dans la tête : soit chez Apis mellifera, l'abeille, pour ame-mir-1000 [137] soit chez Bombyx mori, bombyx du mûrier, pour bmo-miR-263b. Dans ces mêmes modules, ces deux microARN matures chez A. pisum ciblent ACYPI005514, ARNm annoté comme étant impliqué dans le développement du système nerveux périphérique. Or, deux autres ARNm sont présents dans ce module dont ACYPI002763 qui n'a pas d'annotation. Ce regroupement de deux microARN et d'un ARNm annotés autour de fonctions neuronales permet de poser l'hypothèse que ACYPI002763 pourrait être aussi en lien avec le développement neuronal ou le système endocrine.

De même, api-mir-14-3p et api-mir-263a-5p sont au sein du même module 456 (Figure 5.5) ciblant deux ARNm, ACYPI004009 et ACYPI008827, ce dernier étant annoté comme  forkhead box protein o-like  potentiellement impliqué dans l'apoptose [163]. Ces deux microARN matures ont aussi été montrés comme impliqués dans l'apop-tose dans des lignées cellulaires de lépidoptères, pour mir-14 [141] et chez D. melanogas-ter pour dme-mir-263a/b [134]. Nous pouvons donc poser l'hypothèse que ACYPI004009 serait lui aussi impliqué dans l'apoptose.

Le sous-graphe de la Figure 5.9 concerne la fonction  ovogenèse . Le module 77 est constitué de 8 ARNm qui tous partagent les fonctions  cycle cellulaire  et  ré-gulation transcriptionnelle . Quatre d'entre eux (composant le module 80) possèdent en plus l'annotation  ovogenèse . Nous proposons que les 8 ARNm du concept 77 soient en partie impliqués dans des fonctions d'ovogenèse, hypothèse à tester par des caractérisations plus nes de l'expression et la fonction de ces transcrits. Un raison-nement similaire peut être appliqué à d'autres concepts du sous-graphe, 23 et 93 sur des fonctions épigénétiques. Ces exemples montrent l'exploitation possible d'un réseau pour proposer de nouvelles hypothèses de fonctions ( coupable par association  ), hypothèses qu'il faut bien sûr tester par des expériences.

Les ARNm ACYPI008075, ACYPI007984 et ACYPI080522 présents, entre autres, respectivement dans les concepts 108, 116 et 8 peuvent constituer des candidats intéressants pour la caractérisation des deux embryogenèses. En eet, ces trois ARNm se retrouvent ensemble au sein du même concept 81 et partagent les attributs  ovogé-nèse ,  cycle cellulaire ,  régulation transcriptionnelle  et  augmentation . Ils sont respectivement annotés comme  zinc nger protein 1 ,  protein mothers against de-capentaplegic  (MAD) et  histone-lysine n-methyltransferase eggless-like  (HLME). Ces gènes sont tous trois potentiellement impliqués dans le développement de l'embryon. ACYPI008075 est notamment annoté comme impliqué dans le développement des go-nades, ACYPI007984/MAD est une protéine qui réprime l'expression du gène decapen-taplegic (gène du développement) chez D. melanogaster [175] et ACYPI080522/HLME qui triméthyle Lys-9 sur l'histone H3 dans les ovaires durant l'ovogénèse chez D. mela-nogaster [176].

Discussion générale 149 Au vu des diérentes analyses faites, api-mir-1000-5p semble être un microARN mature intéressant pour de futures expérimentations biologiques de par son implication dans de nombreux sous-graphes et modules considérés ici comme intéressants, même si il a un nombre important de cibles (197). On le retrouve dans plusieurs concepts et sous-graphes dont celui lié à  ovogenèse  et celui associé à la transition d'un embryon d'un état exible vers état inexible ( PCD ). C'est un microARN à fonction incon-nue. Nous suggérons en nous basant sur ces observations, que ce microARN pourrait représenter un candidat important à tester fonctionnellement.

Une des dicultés rencontrées pour la caractérisation du réseau est que 8 microARN et 67 % des ARNm n'ont pas d'annotations. L'extraction de processus biologiques im-pliqués dans le caractère étudié dépend principalement des annotations pré-existantes, que ce soit pour les fonctions des ARNm utilisées dans la création des modules ou pour les annotations des microARN utilisées dans l'interprétation des résultats.

Pour aller plus loin, il faut ajouter de l'information interprétable en termes de régula-tion. Pour se faire, on pourrait étendre l'analyse en introduisant des attributs biologiques qui n'ont pas été utilisés dans notre étude :

 Le niveau d'expression des microARN matures et des ARNm, car la discrétisation  gomme  cet aspect quantitatif. Cet attribut permettrait de révéler dans les réseaux les éléments présentant les plus forts niveaux de régulation ;

 Le nombre de sites de xation pour un couple microARN/ARNm. Plus le nombre de sites de xation est élevé, plus la répression est potentiellement forte et mérite de s'y intéresser ;

 La co-localisation génomique des gènes de microARN et des gènes d'ARNm. Pour les microARN intragéniques, leur expression dépend de celle des ARNm hôtes, et on s`attend à une co-régulation entre microARN et ARNm qui devrait être visible sur le réseau ;

 La coopération ou la compétition entre deux sites de xation. L'eet de la répres-sion est plus important si deux sites sont à la bonne distance.

Du point de vue sémantique, les trois derniers attributs caractérisent non pas les mi-croARN ou les ARNm mais se rapportent aux interactions mimi-croARN/ARNm. An de les intégrer, il faudrait utiliser une méthode permettant de prendre en compte des attributs sur les relations. Une des méthodes qui a été identiée pendant la thèse est une extension de l'ACF : l'analyse de concepts relationnels (ACR) [177].

L'ACR permet d'analyser des relations entre objets eux mêmes caractérisés par des attributs. Elle utilise plusieurs contextes formels décrivant plusieurs ensembles d'objets par des attributs, par exemple ici les microARN matures, les ARNm et les interactions microARN/ARNm, et des contextes relationnels qui décrivent des relations entre les objets, par exemple ici une interactions microARN/ARNm fait intervenir un ARNm particulier. Nous avons essayé diérentes représentations de nos données en ACR mais il s'est montré dicile de pouvoir garder la notion de modules d'interaction développé par notre analyse en ACF en utilisant l'ACR. Néanmoins, arriver à garder cette notion de module permettra de pousser plus loin l'analyse du réseau.

La stratégie employée dans ce travail est basée sur une production exhaustive des modules, sans sélection et élimination a priori de paramètres ou d'éléments (on fonc-tionne plutôt par ajout d'attributs). Elle nécessite donc la présence d'un expert pour identier parmi les diérents modules ceux qui lui semblent particulièrement liés au

processus étudié. Par contre, l'avantage d'une telle stratégie est l'exhaustivité de l'in-formation rendue disponible par la méthode.

6.1.4 L'analyse de concepts formels dans le contexte d'un graphe