MADGene: retrieval and processing of gene identifier lists for the analysis of heterogeneous microarray datasets

Summary: MADGene is a software environment comprising a web-based database and a java application. This platform aims at unifying gene identifiers (ids) and performing gene set analysis. MADGene allows the user to perform inter-conversion of clone and gene ids over a large range of nomenclatures relative to 17 species. We propose a set of 23 functions to facilitate the analysis of gene sets and we give two microarray applications to show how MADGene can be used to conduct meta-analyses

Meta-analysis of muscle transcriptome data using the MADMuscle database reveals biologically relevant gene patterns

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>DNA microarray technology has had a great impact on muscle research and microarray gene expression data has been widely used to identify gene signatures characteristic of the studied conditions. With the rapid accumulation of muscle microarray data, it is of great interest to understand how to compare and combine data across multiple studies. Meta-analysis of transcriptome data is a valuable method to achieve it. It enables to highlight conserved gene signatures between multiple independent studies. However, using it is made difficult by the diversity of the available data: different microarray platforms, different gene nomenclature, different species studied, etc.</p> <p>Description</p> <p>We have developed a system tool dedicated to muscle transcriptome data. This system comprises a collection of microarray data as well as a query tool. This latter allows the user to extract similar clusters of co-expressed genes from the database, using an input gene list. Common and relevant gene signatures can thus be searched more easily. The dedicated database consists in a large compendium of public data (more than 500 data sets) related to muscle (skeletal and heart). These studies included seven different animal species from invertebrates (<it>Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans</it>) and vertebrates (<it>Homo sapiens, Mus musculus, Rattus norvegicus, Canis familiaris, Gallus gallus</it>). After a renormalization step, clusters of co-expressed genes were identified in each dataset. The lists of co-expressed genes were annotated using a unified re-annotation procedure. These gene lists were compared to find significant overlaps between studies.</p> <p>Conclusions</p> <p>Applied to this large compendium of data sets, meta-analyses demonstrated that conserved patterns between species could be identified. Focusing on a specific pathology (Duchenne Muscular Dystrophy) we validated results across independent studies and revealed robust biomarkers and new pathways of interest. The meta-analyses performed with MADMuscle show the usefulness of this approach. Our method can be applied to all public transcriptome data.</p

Application de techniques de fouille de données en Bio-informatique

Les travaux de recherche présentés par l'auteur ont pour objet l'application de techniques d'extraction de connaissances à partir de données (ECD) en biologie. Deux thèmes majeurs de recherche en bio-informatique sont abordés : la recherche d'homologues distants dans des familles de protéines et l'analyse du transcriptome. La recherche d'homologues distants à partir de séquences protéiques est une problématique qui consiste à découvrir de nouveaux membres d'une famille de protéines. Celle-ci partageant généralement une fonction biologique, l'identification de la famille permet d'investiguer le rôle d'une séquence protéique. Des classifieurs ont été développés pour discriminer une superfamille de protéines particulière, celle des cytokines. Ces protéines sont impliquées dans le système immunitaire et leur étude est d'une importance cruciale en thérapeutique. La technique des Séparateurs à Vastes Marges (SVM) a été retenue, cette technique ayant donné les résultats les plus prometteurs pour ce type d'application. Une méthode originale de classification a été conçue, basée sur une étape préliminaire de découverte de mots sur-représentés dans la famille d'intérêt. L'apport de cette démarche est d'utiliser un dictionnaire retreint de motifs discriminants, par rapport à des techniques utilisant un espace global de k-mots. Une comparaison avec ces dernières méthodes montre la pertinence de cette approche en termes de performances de classification. La seconde contribution pour cette thématique porte sur l'agrégation des classifieurs basée sur des essaims grammaticaux. Cette méthode vise à optimiser l'association de classifieurs selon des modèles de comportement sociaux, à la manière des algorithmes génétiques d'optimisation. Le deuxième axe de recherche traite de l'analyse des données du transcriptome. L'étude du transcriptome représente un enjeu considérable, tant du point de vue de la compréhension des mécanismes du vivant que des applications cliniques et pharmacologiques. L'analyse implicative sur des règles d'association, développée initialement par Régis Gras, a été appliquée aux données du transcriptome. Une approche originale basée sur des rangs d'observation a été proposée. Deux applications illustrent la pertinence de cette méthode : la sélection de gènes informatifs et la classification de tumeurs. Enfin, une collaboration étroite avec une équipe INSERM dirigée par Rémi Houlgatte a conduit à l'enrichissement d'une suite logicielle dédiée aux données de puces à ADN. Cette collection d'outils dénommée MADTOOLS a pour objectifs l'intégration de données du transcriptome et l'aide à la méta-analyse. Une application majeure de cette suite utilise les données publiques relatives aux pathologies musculaires. La méta-analyse, en se basant sur des jeux de données indépendants, améliore grandement la robustesse des résultats. L'étude systématique de ces données a mis en évidence des groupes de gènes co-exprimés de façon récurrente. Ces groupes conservent leur propriété discriminante au travers de jeux très divers en termes d'espèces, de maladies ou de conditions expérimentales. Cette étude peut évidemment se généraliser à l'ensemble des données publiques concernant le transcriptome. Elle ouvre la voie à une approche à très grande échelle de ce type de données pour l'étude d'autres pathologies humaines

Agrégation de classi eurs et d'experts pour la recherche d'homologues chez les cytokines à quatre hélices alpha

L'objectif de ce travail est la mise au point d'une méthode de détection d'homologues de cytokines inconnues. J'ai dans un premier temps évalué plusieurs classifieurs SVM. J'ai ensuite proposé d'ajouter, sous la forme d'experts automatiques, des connaissances spécifiques à la famille étudiée. Enfin, afin de maximiser l'efficacité de leur association, j'ai comparé différentes méthodes d'agrégation. Je propose une méthode performante, basée sur la combinaisons de ces classifieurs et de ces experts, généralisable à d'autres familles de protéines.I was working on a particular gene family : the four helix cytokines. The major purpose of this work was to design a new method to detected still unknown members in the human genome. The first part of my work was to compare SVM classifiers, which is known as the best strategy for homologs research, from the literature. During the second part of my work, i designed automatical experts which deals with information like biological features.The last part of my work consisted in evaluating methods to aggregate classifiers and experts. This strategy achieve better results than the best classifer alone and it can easily be adapted to other gene family.NANTES-BU Médecine pharmacie (441092101) / SudocSudocFranceF

Differential study of the cytokine network in the immune system: An evolutionary approach based on the Bayesian networks

International audienceIn this paper, we present a Bayesian networks (BNs) approach in order to infer the di erentiation of the cytokine implication in di erent experimental conditions. We introduce an evolutionary method for BNs structure learning that maintains a set of the best learned networks. Each of them will be tested by a statistic test with two populations of patient data: one with treatment (drugs), other without treatment

Reconstruction of gene regulation networks from microarray data by Bayesian networks

National audienceIn this work, we reconstruct the gene regulation networks from the microarray experiments data by Bayesian networks approach. We use the evolutionary algorithm for the search-and-score based structure learning methods. The learned network is tested by the hypothesis testing with two populations of patient data, one with treatment (drugs), other without treatment. The answer of question "How does the treatment influence to gene regulation?" is expected

Computational design of a single crystal nickel-based superalloy with improved specific creep endurance at high temperature

International audienc

MADTools: management tool for the mining of microarray data

International audienceno abstrac

FaDA: A web application for regular laboratory data analyses

International audienceWeb-based data analysis and visualization tools are mostly designed for specific purposes, such as the analysis of data from whole transcriptome RNA sequencing or single-cell RNA sequencing. However, generic tools designed for the analysis of common laboratory data for noncomputational scientists are also needed. The importance of such web-based tools is emphasized by the continuing increases in the sample capacity of conventional laboratory tools such as quantitative PCR, flow cytometry or ELISA instruments. We present a web-based application FaDA, developed with the R Shiny package that provides users with the ability to perform statistical group comparisons, including parametric and nonparametric tests, with multiple testing corrections suitable for most standard wet-laboratory analyses. FaDA provides data visualizations such as heatmaps, principal component analysis (PCA) plots, correlograms and receiver operating curves (ROCs). Calculations are performed through the R language. The FaDA application provides a free and intuitive interface that allows biologists without bioinformatic skill to easily and quickly perform common laboratory data analyses. The application is freely accessible at https://shiny-bird.univ-nantes.fr/app/Fada