Scaffold-based Reconstruction Method for Genome-Scale Metabolic Models

La comprehension des organismes vivant a ete une quete pendant longtemps. Depuisles premiers progres des derniers siecles, nous sommes arrives jusqu’au point ou desquantites massives de donnees et d’information sont constamment generees. Bien que,jusqu’au present la plupart du travail a ete concentre sur la generation d’un catalogued’elements biologiques, ce n’est pas que recemment qu’un effort coordonne pour decouvrirles reseaux de relations entre ces parties a ete constate. Nous nous sommes interessesa comprendre non pas seulement ces reseaux, mais aussi la facon dont, a partir de sesconnexions, emergent des fonctions biologiques.Ce travail se concentre sur la modelisation et l’exploitation d’un de ces reseaux :le metabolisme. Un reseau metabolique est un ensemble des reactions biochimiquesinterconnectees qui se produisent a l’interieur, ou dans les proximite d’une cellulevivante. Une nouvelle methode de decouverte, ou de reconstruction des reseaux metaboliquesest proposee dans ce travail, avec une emphase particuliere sur les organismeseucaryotes.Cette nouvelle methode est divisee en deux parties : une nouvelle approche pour lamodelisation de la reconstruction basee sur l’instanciation des elements d’un modelesquelette existant, et une nouvelle methode de reecriture d’association des genes. Cettemethode en deux parties permet des reconstructions qui vont au-dela de la capacitedes methodes de l’etat de l’art, permettant la reconstruction de modeles metaboliquesdes organismes eucaryotes, et fournissant une relation detaillee entre ses reactions etses genes, des connaissances cruciales pour des applications biotechnologiques.Les methodes de reconstruction developpees dans ce travail, ont ete completeespar un workflow iteratif d’edition, de verification et d’amelioration du modele. Ceworkflow a ete implemente dans un logiciel, appele Pathtastic.Comme une etude de cas de la methode developpee et implementee dans le presenttravail, le reseau metabolique de la levure oleagineuse Yarrowia lipolytica, connucomme contaminant alimentaire et utilise pour la biorestauration et comme usinecellulaire, a ete reconstruit. Une version preliminaire du modele a ete generee avecPathtastic, laquelle a ete amelioree par curation manuelle, a travers d’un travail avecdes specialistes dans le domaine de cette espece. Les donnees experimentales, obtenuesa partir de la litterature, ont ete utilisees pour evaluer la qualite du modele produit.La methode de reconstruction chez les eucaryotes, et le modele reconstruit deY. lipolytica peuvent etre utiles pour les communautes scientifiques respectives, lepremier comme un pas vers une meilleure reconstruction automatique des reseauxmetaboliques, et le deuxieme comme un soutien a la recherche, un outil pour desapplications biotechnologiques et comme un etalon-or pour les reconstructions futures.