3. Discussion
3.3. Validation biologique du réseau
Les différents liens mis en évidence par une inférence de réseau constituent un ensemble d’hypothèses qui doivent être validées. Plusieurs types de données permettent de valider un lien entre deux éléments du réseau : (1) les annotations des gènes (fonction, localisation cellulaire, processus biologique), (2) le contexte bibliographique des gènes, (3) des données provenant d’autres expérimentations préexistantes, (4) de nouvelles expérimentations. Certains liens du réseau produit sont en cours de validation. Par exemple, pour les liens issus
Figure 18 : Liens les plus retrouvés à partir du nœud de PtaZFP2. Lien les plus retrouvés à partir du LASSO échantillonné. Le gène Potri.011G112400 apparaît trois fois, avec trois sondes différentes.
du nœud correspondant au facteur de transcription PtaZFP2 un lien significatif a été retrouvé avec le gène Potri.011G112400 (Figure 18). Ce gène code une 9-cis epoxycarotenoid dioxygenase (NCED). Chez Arabidopsis, il a été montré que cette protéine est une enzyme clé de la voie de biosynthèse de l’acide abscissique (ABA), hormone végétale connue pour être impliquée dans la réponse à des stress environnementaux (Iuchi et al., 2001) tels que le stress hydrique ou le stress salin chez de nombreuses espèces (Endo et al., 2008). Jusqu’à présent, aucun lien direct n’a été montré entre PtaZFP2 et NCED ou leurs homologues. Cependant, chez Arabidopsis, des facteurs de transcription de la famille des Zinc Finger (famille de PtaZFP2) semblent impliqués dans la régulation de la voie de biosynthèse de l’ABA (Lindemose et al., 2013). Il est donc possible que PtaZFP2 régule lui aussi la voie de biosynthèse de l’ABA. L’équipe MECA a récemment analysé le transcriptome de peupliers transgéniques sur-exprimant le facteur de transcription PtaZFP2 à l’aide de puces ADN
Affymetrix 61K poplar. Ces peupliers présentent une diminution de l’expression du gène
NCED3. L’ensemble de ces informations tendent à valider l’interaction observée dans notre réseau de gènes entre NCED3 et PtaZFP2. Cette interaction sera confirmée en réalisant de nouvelles expérimentations biologiques.
Bibliographie
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Tables des sigles et des abréviations
ABA : ABscisic Acid ouAcide Abscissique BH : test de Bonferroni
C2H2 : famille protéique des Cys2/His2 Ca2+ : ion calcium
CaM : calmodulines
CPMCW : Cytosqueleton - Plasma Membrane - Cell Wall
CV : Cross Validation ou validation croisée DF : Degree of Freedom ou degré de liberté
ENCODE : Encyclopedia of DNA Elements H2O2 : peroxyde d’hydrogène
KRR : Kernel Ridge Regression ou régression noyau
LASSO : Last Absolute Shrinkage and Selection Operator
LOO : Leave One Out
MCA : canaux calciques mécanosensibles ou mid1-complementing activity
MECA : équipe contraintes MECAniques et activité des zones en croissance
MSE : Mean Square Error ou erreur quadratique moyenne
MSL : Mecano sensitive channel of Small conductance Like
NCED : protéine 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase
PIAF : Unité Mixte de Recherche Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre Fruitier et Forestier
ROS : Reactive Oxygen Species TCH : gènes TOUCH
WAK : Wall Associated Kinases
ZFP : Zinc Finger Protein, protéine à doigt de Zinc
Glossaire
Cluster : groupe d’éléments issus d’un partitionnement. Les éléments d’un cluster
possèdent les mêmes caractéristiques. Dans notre cas, les clusters sont des sous-groupes de gènes avec des niveaux d’expression similaires.
Clustering : méthode de partitionnement de données.
Cycle circadien : cycle biologique d’une durée de 24 h. Il est présent chez les animaux
et les plantes. Par exemple, pour les plantes les pétales et les feuilles s’ouvrent et se redressent plus ou moins selon l’heure de la journée.
Gene Ontology : projet bioinformatique visant à fournir une nomenclature commune
aux gènes et à leurs produits pour décrire leurs fonctions biologiques, les processus moléculaires dans lesquels ils sont impliqués et la localisation cellulaire de leur activité.
Graphes orientés : ensemble d’éléments (les nœuds) dont certains sont reliés par un lien
(les arcs) avec un sens. L’élément j est relié à l’élément i par un lien. Le lien peut aller de i vers j ou de j vers i. Le sens du lien est représenté par une flèche.
K-means : algorithme de partitionnement des données (ou clustering). Le but de cette méthode est de diviser les données en k-partitions. Chaque observation est placée dans le groupe avec la moyenne la plus proche.
Knock-out : inactivation totale d’un gène.
Matrice : tableau de nombres, défini par son nombre de colonnes ( ) et son nombre de
lignes (𝑛). Chaque élément ( ) de la matrice est défini par le numéro de sa ligne et celui de sa colonne : 2 [ ] 𝑛 [ ]
Matrice carrée : matrice dont le nombre de lignes est égale au nombre de colonnes. La matrice sera de degré𝑛 (nombre de lignes ou de colonnes)
[ 2
] Matrice carrée de degré 3
Matrice diagonale : matrice carrée dont tous les éléments en dehors de la diagonale sont
égaux à 0. La diagonale d’une matrice est composée des éléments :
𝐷 [
] 𝑖 𝐷 { }
Matrice identité : matrice diagonale dont la diagonale est composée exclusivement de 1.
[
] Matrice identité de degré 3
miRNA : ou micro ARN. Ce sont des petits ARN simple brin d’une vingtaine de bases.
Ils sont impliqués dans les mécanismes de régulation de l’expression des gènes au niveau post-transcriptionnel.
PCR quantitative : méthode de biologie moléculaire permettant de connaître la quantité
d’ADN ou d’ARN d’un échantillon de départ ou de mesurer des variations d’accumulation entre deux échantillons.
Test de Bonferroni : test statistique utilisé pour déterminer des différences significatives entre la moyenne de groupes. Le test de Bonferroni convient bien lorsque l’on est en présence d’un grand nombre de groupes. Il permet alors de diminuer le risque dû au hasard.
Text mining : ou fouille de texte en français. C’est une sous-catégorie de la fouille de données (ou data mining). Les outils de text mining en biologie permettent par exemple d’extraire les informations sur un gène des bases de données bibliographiques, telles que le nom des gènes avec lesquels il est le plus souvent cité.
Variance empirique : mesure statistique permettant d’évaluer la diversité d’un échantillon. Soit un échantillon de 𝑛 éléments 𝑖. La variance de X est donnée par :
∑ 𝑖 ̅
̅ : moyenne de l’échantillon
𝑖 : un élément de l’échantillon
𝑛 : nombre d’éléments dans l’échantillon
La variance empirique est donnée par :
∑ 𝑖 ̅
̅ : moyenne de l’échantillon
𝑖 : un élément de l’échantillon
𝑛 : nombre d’éléments dans l’échantillon
Valeurs propres : est une valeur propre de la matrice carrée si n’est pas injectif ( étant une matrice identité de même degré que ).
Exemple : On recherche les variables pour lesquelles 𝑖
( 2) [( 2) ( )] [( 2) ( )] [( 2 )] 2
Deux solutions possibles -2 et -5, les valeurs propres de A sont donc -2 et -5.
Vecteurs propres : est un vecteur propre de la valeur propre de la matrice carrée , si
Exemple : ( 2) valeurs propre de A : l1=-2 et l2=-5
Transposée (de matrice ou de vecteur) : Soit une matrice de dimension et
sa matrice transposée de dimension :
[
] [
]
Un vecteur peut être considéré comme une matrice d’une ligne, il est donc possible d’écrire :