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 12 octobre 2022. activités produites par le SIB (documents) scénarios voir ci-dessous

Programme

13h30 Présentations et Introduction (FL)

13h50 Présentation d'une sélection de scénarios et survol des autres scénarios (FL)

14h20 Présentation d'une sélection d'activités produites par le SIB et survol des autres (MCB) (documents)

14h50 Pause

15h05 Ateliers à choix en parallèle a) activités SIB (MCB) b) scénarios en classe (FL)

16h30 Synthèse et bilan

17h Fin

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.

1. Éprouver que la séquence des gènes codant pour les protéines est repérable sur les chromosomes humains (quelques exemples).
2. Éprouver que la séquence des gènes codant pour les protéines est bien constituée de ATCG (quelques exemples)
3. Éprouver qu'une grande partie du génome n'est pas constituée de gènes
4. Éprouver que beaucoup de gènes sont constitués d'Introns et d'Exons
5. Éprouver que la limite introns-exons n'est pas discernable aisément
6. Éprouver que l'origine de transcription est une séquence de bases
7. Éprouver que les SNP sont fréquents et sont des changements d'une seule base par exemple dans le gène CFTR
8. Savoir choisir les sondes pour déterminer chaque SNP étudié dans une puce à ADN (µ-array)
9. Éprouver comment on pourrait choisir les sondes pour déterminer un SNP spécifique ( la ∂F508 cause la plus fréquente de la mucoviscidose)  dans une puce à ADN (µ-array)
10. Estimer la taille minimale permettant de retrouver spécifiquement une séquence.
11. Éprouver que les séquences pour les empreintes (satellites) sont des séquences répétées
12. Comparer pour 3 personnes le nombre de répétitions dans un satellite  sur le chr 1
13. Variante  Former un schéma du gel pour  une empreinte ADN à partir des séquences sur le chromosome 1 pour 3 personnes
14. Éprouver que l'extrémité des chromosomes humains sont constitués de télomères
15. Déterminer les tissus et organes exprimant un gène (humain) donné
16. Déterminer le degré d'expression d'un gène selon les organes au cours de l'embryogenèse (souris)
17. Preuve de l'évolution par la comparaison de protéines chez différentes espèces
18. Etablir l'alignement et une phylogénie
19. Trouver la date de divergence évolutive de deux espèces
20. Déterminer la structure 3D d'une protéine biologiquement importante
21. Convertir la structure de la protéine en fichier pour imprimante 3D(.STL)
22. Éprouver le lien entre structure, séquence et fonction d'une protéine
23. Peut-on prédire la répartition des espèces végétales à partir de mesures physicochimiques et des valeurs écologiques Landolt ? (et réciproquement ?)
24. Éprouver le rôle central des protéines dans le fonctionnement normal et la maladie
25. 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
  • Atelier-2. Protéines et Drug Design
    • Une publication (EN) qui reprend toutes les activités en détail (lien)
  • Atelier-3. Phylogénie, biodiversité et pizza ...
    • Pizza métagénomqiue
  • Atelier-4. Médecine de précision et profil génétique
  • Atelier-5. Coronavirus et protéines...
    • Une publication (EN) qui reprend toutes les activités ci-dessous en détail (lien)
      • Le génome de SARS-CoV-2 (p.15)
      • Détection du virus: le test RT-PCR (p.18)
      • Les génomes de SARS-CoV-2: comparer et trouver les mutations (p.27)
      • Les protéines de SARS-CoV-2: le rôle de la protéine spike dans la pandémie (p.34)
      • Spike: de la séquence à la structure 3D: comprendre l'impact des mutations (infectivité et vaccin) (p.52)
      • A la recherche de l'origine de SARS-CoV-2 (chauve-souris ou pangolin ?) (p.61)
      • A la recherche d'un traitement (p.72)
      • SARS-CoV-2 et HIV: un exemple de fake news ? (p.94)
  • 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 en détail (lien)
  • Atelier-8. Quelques liens pour les plus curieux......
    • La génétique d'un goût amer...
    • Atelier découverte de la bioinformatique pour les plus jeunes
  • Découvrir les différentes cellules et compartiments cellulaires: www.swissbiopics.org
  • SIB web sites: www.chromosomewalk.ch; www.precisionmed.ch; www.atelier-drug-design.ch; LightOfEvolution.org
  • SIB Formation continue: Comprendre la bioinformatique: les principales banques de données et outils utilisés. Présentation lors de la FC SEM 10708 ici

Glossaire

• Glossaire de quelque termes en bioinformatique

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)
ClustalW	https://embnet.vital-it.ch/software/ClustalW.html	Produit des alignements multiples (ADN ou protéines)
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

• SARS-CoV-2 et COVID-19 :
  • Suivi des souches du virus en fonction du lieu et du temps : Nextstrain.org, Real-time tracking of pathogen evolution

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