Bioinformatique : opportunités pour l’enseignement
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Remerciements
Le DIP ESII pour le soutien à ce projet, le SIB Institut Suisse de Bioinformatique pour les collaborations depuis 2002.
Formation continue PO 425 du 28 février 2024.
Programme :
- 13h30 Présentations et Introduction (FL)
- 13h50
- Activités sur l'évolution : 2 approches pédagogiques (MCB, puis FL)
- Activités sur l'ADN : 2 approches pédagogiques (MCB, puis FL)
- 14h10 Présentation d'une sélection de scénarios et survol des autres scénarios (FL)
- 14h30 Présentation d'une sélection d'activités produites par le SIB et survol des autres (MCB) (documents)
- 15h Pause
- 15h15 Ateliers à choix en parallèle a) activités SIB (MCB) b) scénarios en classe (FL)
- 16h30 Synthèse et bilan
- 17h Fin
Documents proposés
- Introduction (FL)
- Introduction et documents (MCB)
Projet ESII Le numérique en biologie (Bioinformatique) : opportunités pour l’enseignement
Des activités en classe ou de type TP / laboratoire virtuel ou les élèves peuvent vérifier des hypothèses et construire des connaissances en se basant sur les savoirs les plus récents
Des scénarios - protocoles (~ comment faire)
Principalement techniques, le niveau de formulation et la pédagogie peuvent être adaptés en fonction du public et des approches de l'enseignant.e.
- Éprouver que la séquence des gènes codant pour les protéines est repérable sur les chromosomes humains (quelques exemples).
- Éprouver que la séquence des gènes codant pour les protéines est bien constituée de ATCG (quelques exemples)
- Éprouver qu'une grande partie du génome n'est pas constituée de gènes
- Éprouver que beaucoup de gènes codant pour les protéines sont constitués d'Introns et d'Exons
- Éprouver que la limite introns-exons n'est pas discernable aisément
- Éprouver que l'origine de transcription est une séquence de bases
- Éprouver que les SNP sont fréquents et sont des changements d'une seule base par exemple dans le gène CFTR
- Savoir choisir les sondes pour déterminer chaque SNP étudié dans une puce à ADN (µ-array)
- Éprouver comment on pourrait choisir les sondes pour déterminer un SNP spécifique dans une puce à ADN (µ-array)
- Estimer la taille minimale permettant de retrouver spécifiquement une séquence.
- Éprouver que les séquences pour les empreintes (satellites) sont des séquences répétées
- Comparer pour 3 personnes le nombre de répétitions dans un satellite sur le chr 1
- Variante Former un schéma du gel pour une empreinte ADN à partir des séquences sur le chromosome 1 pour 3 personnes
- Éprouver que l'extrémité des chromosomes humains sont constitués de télomères
- Déterminer les tissus et organes exprimant un gène (humain) donné
- Déterminer le degré d'expression d'un gène selon les organes au cours de l'embryogenèse (souris)
- Preuve de l'évolution par la comparaison de protéines chez différentes espèces
- Etablir l'alignement et une phylogénie
- Trouver la date de divergence évolutive de deux espèces
- Déterminer la structure 3D d'une protéine biologiquement importante
- Convertir la structure de la protéine en fichier pour imprimante 3D(.STL)
- Éprouver le lien entre structure, séquence et fonction d'une protéine
- Peut-on prédire la répartition des espèces végétales à partir de mesures physicochimiques et des valeurs écologiques Landolt ? (et réciproquement ?)
- Éprouver le rôle central des protéines dans le fonctionnement normal et la maladie
- Trouver des séquences virales dans le génome humain
Des exemples d'insertions possibles dans les programmes
- Ecologie : insertions possible des activités de biologie numérique
- Physiologie : insertions possibles des activités de biologie numérique
- Génétique et biologie moléculaire : insertions possibles des activités de biologie numérique
- Evolution : insertions possibles des activités de biologie numérique
- Immunologie : insertions possibles des activités de biologie numérique
- Autres : insertions possible des activités de biologie numérique
Activités et ressources proposées par le SIB Institut Suisse de Bioinformatique
- Ateliers de bioinformatique
- Atelier-1. Des chromosomes et des gènes: localiser des gènes sur les chromosomes
- Atelier-2. Protéines et Drug Design: concevoir des médicaments avec l'aide de l'ordinateur
- Une publication (EN) qui reprend toutes les activités en détail (lien)
- Atelier-3. Phylogénie, biodiversité et pizza ...
- Pizza métagénomique: identifier les espèces présentes dans une pizza
- Atelier-4. Médecine de précision: choisir un traitement en fonction d'un profil génétique
- Atelier-5. Coronavirus et protéines...
- Une publication (EN) qui reprend toutes les activités (lien)
- Atelier-6. Découverte de BLAST...
- Atelier-7. L'insuline de A à Z: mieux comprendre une maladie génétique grâce à la bioinformatique
- Une publication (EN) qui reprend toutes les activités (lien)
- Atelier-8. Quelques liens pour les plus curieux......
- SIB web sites:
- ChromosomeWalk.ch: localisation chromosomique et fonction biologique de plus de 300 gènes humains
- PrecisionMed.ch: la médecine de précision en oncologie
- Atelier Drug Design: concevoir les médicaments de demain avec l'aide de l'ordinateur
- LightOfEvolution.org: des histoires et des activités en lien avec l'évolution
- Publication: Bringing science to the public in the light of evolution
- BananaSplit: L'homme et la banane ont 27 % de gènes en commun
- OhMyGenes.org: calculer le pourcentages de gènes en commun entre différentes espèces et leur date de divergence
- Atelier 'des séquences de protéines à l'arbre phylogénétique': matériel et instructions
- Ce qui peut faire une différence: les variations génétiques humaines à la lumière de l'évolution
- Chasse aux variants: suivre la pandémie du coronavirus
- Dinopoulet: étudier le lien évolutif entre les dinosaures et les oiseaux
- Les Mystères des grecs anciens: comment étudier les migrations des anciennes populations humaines
- Des gènes en bonus: des exemples de transferts de gènes horizontaux et leur rôle dans la reproduction sexuée
- Cancer(r)évolution: le cancer à la lumière de l'évolution
- PhiloPhylo: construire des alignements de séquences et des arbres phylogénétiques facilement
- www.uniprot.org: banques de données sur les protéines
- www.swissbiopics.org: des illustrations des différentes cellules et de leurs compartiments
- Nextstrain.org: le suivi des pandémies
- Protein Spotlight comics (bande dessinée sur les protéines, EN/FR): https://www.proteinspotlight.org/comics/
Glossaire
Des liens vers des sources d'information
UniProtKB (SwissProt) | http://uniprot.org/ | Séquences de protéines |
GDV genome Data viewer (Ex MapViewer) | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/gdv/ | Localisation des gènes sur les chromosomesm exploration des séquences codantes ou non |
OMIM | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim | Information sur les gènes et les maladies génétiques humaines. |
PubMed | https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ | Literature references (accède à la base Medline) |
BookShelf | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books | Des ouvrages de haute qualité gratuitement accessibles on-line |
HMGD | http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php | Human Genome Mutation Database |
PDB | http://www.rcsb.org/pdb/ | Protein structures ->3-d |
BLAST (NCBI) | https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi | Recherche de similarité de séquences |
BLAT (UCSC) | http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat?command=start | Recherche de séquences dans différents génomes (inclu humain). Plus rapide que Blast |
Genetic Home Reference | http://ghr.nlm.nih.gov/ghr/ | Portail destiné au public : infos à propos des maladies génétiques |
Genes and diseases | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22183/ | Ouvrage sur les Maladies humaines, mutations,…Informations concises et fiables. |
Phylodendron | http://iubioarchive.bio.net/treeapp/treeprint-form.html | Logiciel on-line de visionnement d'arbres = cladogrammes |
Timetree | http://www.timetree.org/ | Trouver la date de divergence entre deux espèces ( nom latin) |
Bioinformatics @ NCBI | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/all/ | Toutes les banques de données du NIH en anglais |
Digital world Biology | http://digitalworldbiology.com/ | Veut aider à mieux utiliser les outils BIST : Notamment
Tutorials sur Le BLAST, Entrez, Cn3D, etc |