Algorithmes pour l' étude de la structure secondaire des ARN et l'alignement de séquences

• Main Author: Feng, Lou
• Language: FRE
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 2012
• Subjects: [INFO:INFO_BI] Computer Science/Bioinformatics; [SDV:BIBS] Life Sciences/Quantitative Methods; algorithmes; structures secondaires; alignement; prédiction
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00781416; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/78/14/16/PDF/theI_se_FengLou_LRI_2012.pdf

Ces travaux concernent les études des algorithmes d'une part pour prédire les quantités thermodynamiques et la structure secondaire des ARN, d'autre part pour l'alignement de séquences. Dans une première partie, nous appliquons un algorithme de Monte Carlo non-Boltzmann pour estimer la densité d'états d' énergie des structures secondaires d'une séquence d'ARN, ou d'une hybridation de deux molécules d'ARN. Nous montrons d'abord que la densité estimée par notre programme est aussi bonne que la densité exacte, et le temps d'exécution de notre pro- gramme est beaucoup plus rapide. Nous calculons ensuite la température de dénaturation d'une hybridation de deux molécules d'ARN. Nous montrons que nos températures de dénaturation sont plus proches des valeurs expérimentales que les deux autres programmes existants. Puis, dans une deuxième partie, nous implémentons un algorithmes de type programmation dynamique qui engendre des structures sous-optimales dans lesquelles, nous espérons de trouver les deux structures fonctionnelles de riboswitch. Nous appliquons d'abord notre programme sur un exemple du riboswitch TPP dans lequel nous avons réussi à détecter ses deux structures fonctionnelles. Nous montrons ensuite que les structures prédites par notre programme sont plus proches de la structure réelle que celles des cinq autres programmes existants. Enfin, dans une troisième partie, nous présentons un algorithme de recherche des alignements sous-optimaux de séquences. Dans le cas de protéines, nous nous intéressons surtout à l'amélioration de la qualité d'alignement de séquences pour un niveau d'identité de séquence de 10-15%. Nous comparons d'abord nos alignements à ceux produits par l'algorithme de Needman-Wunsch. Nous prédisons plus d'alignements de référence que l'algorithme de Needman-Wunsch. Nous calculons ensuite les fréquences des paires de bases alignées et les entropies de position spécifique dans nos alignements sous-optimaux. Nous montrons que les entropies calculées à partir de notre programme sont plus corrélées avec les positions des paires de résidus fiablement alignées selon BAliBASE.