Biologie des systèmes - Analyse des réseaux de gènes des signaux de la dose d'azote (N) chez la plante modèle Arabidopsis

Thèmes abordés

Biologie des systèmes, gène des signaux, azote, Arabidopsis, application des Omics, donnée de transcriptomique, gène multiple, plateforme BioVenn, VirtualPlant, biologie végétale

Résumé du document

La biologie des systèmes intègre diverses informations, telles que des données de cinétique, métabolomique, phénotypique, génomique... L'exemple concret de nos TP (Travaux Pratiques) est fondé sur une expérimentation de transcriptomiques sur des plantes d'arabette (Arabidopsis thaliana). Ces plantes ont été traitées par des engrais titrés en azote (N) de concentrations croissantes 0.5mM, 2mM, 5mM, 10mM, 20mM, 40mM. L'azote est un nutriment utile pour la croissance de la plante. Ce TP a pour but d'étudier les gènes différentiellement exprimés chez Arabidopsis thaliana, en fonction de la dose d'azote administrée. Cela permettra d'identifier et caractériser les gènes régulés par la dose d'azote.

Extraits

[...] Cette approche cherche à intégrer différents niveaux d'information pour comprendre le fonctionnement réel d'un système biologique, en étudiant les intéractions et les relations entre les différentes parties de ce système. Le but est de comprendre quantitativement les intéractions dynamiques entre les composants d'un système vivant et les intéractions entre le système vivant et son environnement. Les différentes questions biologiques sont abordées à travers des expérimentations de modélisations et les résultats sont analysés à l'aide de différents outils et techniques statistiques de bio-informatique. La biologie des systèmes intègre diverses informations telles que des données de cinétique, métabolomique, phénotypique, génomique? [...]

[...] On distingue des changements de couleur sur des mêmes lignes, ce sont des variations de l'expression de ces gènes en fonction de la dose d'azote. Ainsi, sur cette Heat Map, on distingue 2 parties groupes distincts. Nous pouvons dire que le premier bloc de gènes, constitué de 132 gènes, est régulé positivement (up régulés). En effet, on observe que l'expression des gènes augmente en fonction de la dose d'azote (couleur rouge). Le deuxième bloc est composé de 248 gènes. Leur expression diminue avec la dose de N (couleur verte), donc nous pouvons dire qu'ils sont régulés négativement (down régulés). [...]

[...] Figure 10 : Localisation subcellulaire des protéines codées par le gène AT5G67300 chez la plante. Le site ePlant nous fournit également une Heat Map du gène d'intérêt (Fig. qui nous donne une vue d'ensemble des motifs d'expression et des informations de localisation subcellulaires des produits de ce gène. En revanche, celle-ci ne contient aucune information sur le profil d'expression du gène en fonction des doses d'azotes. Ces données ne sont donc pas vraiment comparables avec la heatmap générée au tout début de ce projet avec le logiciel MEV. [...]

[...] Pour finir, l'étude des régions promotrices nous a aidé à analyser les éléments "cis" régulateurs de ce réseau. Pour conclure, ce TP nous a permis d'apprendre à utiliser des outils d'analyse de biologie des systèmes, en les appliquant à l'étude de l'impact transcriptomique de la dose d'azote sur l'organisme végétal Arabidopsis thaliana. Grâce à cette expérimentation, nous avons pu analyser les réseaux de régulations de gènes qui sont impliqués et nous avons pu retranscrire ces résultats scientifiques en les présentant de la meilleure manière possible. [...]

[...] Nous avons également la possibilité de voir précisément les niveaux d'expression de ce gène dans les différents tissus de la plante ; ainsi que la localisation des protéines au niveau de la cellule. Ainsi, AT5G67300 est exprimé principalement dans les feuilles, le cotylédon et les pétales (Fig. 9). Figure 9 : Localisation de l'expression du gène AT5G67300 chez la plante. Les protéines codées par AT5G67300 se situent dans le noyau (Fig. ce qui semble cohérent puisque nous savons que les facteurs de transcription se fixent sur l'ADN pour réguler la transcription des gènes. [...]