BIST

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1 Définition

La biologie a profondément changé sous l'effet des technologies de l'information. Le terme de bioinformatique est souvent employé dans ce contexte, mais il est généralement compris comme se référent aux technologies d'accès et de traitement des bases de données génomiques, protéomiques, etc  : les omics aussi une nouvelle expression BIST est proposée ( en anglais IT-Rich Biology serait sans doute approprié)

1.1 Bioinformatique

Bioinformatics – the process of searching biological databases, comparing sequences, examining protein structures, and researching biological questions with a computer – Bioinformatics is fast becoming an oft-uttered buzzword these days : Bioinformatics is nothing but good, sound, regular biology appropriately dressed so that it can fit into a computer.

(Claverie, J.-M.2003)


Bioinformatics is about searching biological databases, comparing sequences,looking at protein structures, and more generally, asking biological questions


Roughly, bioinformatics describes any use of computers to handle biological information.[...] What almost all bioinformatics has in common is the processing of large amounts of biologically-derived information, whether DNA sequences or breast X-rays.

The Tight definition

In practice, the definition used by most people is narrower; bioinformatics to them is a synonym for "computational molecular biology"---the use of computers to characterize the molecular components of living things.

(Bioinformatics.org Wiki, 2006)

1.2 In Silico

In silico is an expression used to mean "performed on computer or via computer simulation." The phrase is coined from the Latin phrases in vivo and in vitro that are commonly used in biology (see also systems biology) and refer to experiments done in living organisms and outside of living organisms, respectively.

Wikipédia

1.3 Computational Biology

Computational Biology is the name given to this process, and it involves the following:
  • Finding the genes in the DNA sequences of various organisms
  • Developing methods to predict the structure and/or function of newly discovered proteins and structural RNA sequences.
  • Clustering protein sequences into families of related sequences and the development of protein models.
  • Aligning similar proteins and generating phylogenetic trees to examine evolutionary relationships.

Indiana Institute for Molecular and Cellular Biology

1.4 BIST

Pour décrire l'ensemble des applications de la technologie de l'information dans la biologie, un nouveau terme est nécessaire : Faute d'avoir trouvé un nom approprié dans la littérature, nous avons choisi d'en forger un nouveau : la Biologie InStrumentée par les Technologies de l'information (BIST). La BIST est devenue une part intégrante de l'activité de la plupart des biologistes. On peut distinguer 4 axes de transformations de la BIST : La biologie "in silico" classique, liée aux énormes bases de séquences génomiques et protéomiques, est le plus visible. Les bases de données biogéographiques (GIS), botaniques et zoologiques sont un 2ème volet. Les simulations et la biologie des systèmes sont un troisième. Les systèmes de gestion de l'information sont un dernier aspect de ces transformations, sans doute le moins spécifique de cette discipline.

2 Contexte

De nombreuses études (NCR, 2003) montrent combien la biologie change sous l'effet des Technologies de l'Information. Si la bioinformatique est la partie visible de l'iceberg, probablement que tous les domaines de la discipline de la biologie sont touchés par ces changements. Certains n'hésitent pas à parler de changements de paradigme (Kuhn, 1972).


Another key theme in molecular and cell biology is the extremely rapid pace at which knowledge is currently developing. This means that curricula and teaching methods have to evolve continually (van Heyningen, personal communication; Wood, 2001). For example, there has been an explosion of knowledge recently in the area of bioinformatics, which involves the use of computers to analyse large data sets, such as those arising from the human genome project (Attwood, 2001; Wood, 2001). These changes have led to problems attracting suitably qualified staff who can teach in this area. There is some debate about the extent to which bioinformatics should be taught at undergraduate level, but nonetheless computing, mathematics and statistical skill are becoming increasingly important for biosciences students and mathematical skill in particular has traditionally been a problem for this group (Milner-White, 2001). This rapid pace of change also has implications for the cost of teaching in the biosciences as students need access to the most up to date literature and IT sources (Long, personal communication) in a period when, as we have already noted, unit funding has declined while student numbers have grown rapidly.

ETL Project (Hounsell, D.,2002)

3 4 axes de transformation de la biologie par les Technologies de l'information

  • La bioinformatique : généralement associée au traitement de l'information des bases de séquences génomiques et protéomiques. Quelques bases de données Swissprot : protéines annotées (250296 séquences en déc 06 ), RefSeq (3,000,705 proteines, 3,919 organismes), TrEMBL (1084235 séquences).

Le traitement de l'information dans ces bases de séquences nécessite des outils algorithmiques dont le plus fameux est sans doute BLAST ( Basic Local Alignment Search Tool : finds regions of local similarity between sequences, The program compares nucleotide or protein sequences to sequence databases and calculates the statistical significance of matches. BLAST can be used to infer functional and evolutionary relationships between sequences as well as help identify members of gene families.) Au delà de la maîtrise des paramètres de BLAST, on voit que le biologiste a besoin de s'approprier des concepts (sur la manière dont BLAST apparie et des limites de cet algorithme, des critères de sa validité) et de modifier ses stratégies de recherche. Rabardel distingue l'artefact (purement matériel) et l'instrument (que se construit l'usager, et qui comprend ce qu'il sait faire avec cet appareil et ce qu'il en imagine comme usages, comme potentiels et comme limites). On voit bien que les compétences du biologiste doivent être complétées dans des champs qui ne sont pas classiquement perçus comme "biologiques" (algorithmique, statistique, théories de l'information, etc) Ce changement n'est pas toujours bien perçu. De nombreux autres outils informatiques (citer qq-uns ici)

  • Autres bases de données : biogéographiques (GIS), botaniques (Botanik.ch, Swiss Web Flora), écologiques et zoologiques (Fauna Europaea). Ou universels (NEWT, Gbif,The Tree of Life Web Project (ToL), etc)
  • Les simulations et la biologie des systèmes sont un troisième.
  • Les systèmes de gestion de l'information sont un dernier aspect -sans doute le moins spécifique de cette discipline

4 Usages en classe du secondaire

5 Références

  • Bioinformatics.org Wiki. (2006). Bioinformatics. In Bioinformatics.org (Ed.), The wikified Bioinformatics Frequently Asked Questions.[1] .
  • Claverie, J.-M., & Notredame, C. (2003). Bioinformatics for Dummies. Hoboken, NJ: Wiley.
  • Hounsell, D., & McCune, V. (2002). Teaching-Learning Environments in Undergraduate Biology: Initial Perspectives and Findings: ETL Project, Department of Higher and Community Education http://www.tla.ed.ac.uk/etl/
  • Kuhn, T., S. (1972). La structure des révolutions scientifiques. Paris: Flammarion.
  • NCR Committee on Undergraduate Biology Education to Prepare Research Scientists for the 21st Century. ( 2003). BIO2010: Transforming Undergraduate Education for Future Research Biologists (No. ISBN: 0-309-08535-7): National Research Council
  • Rabardel, P. (1995). Les hommes et les technologies, approche cognitive des instruments contemporains. Paris: Armand Colin. .



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