From the monthly archives: avril 2012

Vous aurez noté que le tour de France de Galaxy ne visite qu’un axe Perpignan-Lyon-Paris  -loin de faire le tour de notre hexagone- on peut se réjouir de ce type d’initiatives. Galaxy en tournée un évènement dont vous trouverez quelques détails dans la suite de ce petit article…

Lors de la visite de trois villes françaises des ateliers seront tenus à Perpignan, Lyon et Paris. L’inscription est gratuite, mais l’espace est limité et l’inscription pour chaque atelier sera arrêtée dès que les salles accueillant la tournée de Galaxy seront bondées.

Le programme est disponible en suivant le lien ci-dessous :

http://wiki.g2.bx.psu.edu/Events/GalaxyTourDeFrance2012

28 mai: Perpignan

30 Mai: Lyon

1 juin: Institut Curie Amphithéatre Constant Burg, 12 rue Lhomond, 75005 Paris, France

Galaxy pour les biologistes :

9:00-12:00
Concepts de base: interface, historique, workflow
L’analyse des données NGS :  découverte de polymorphismes, ChIP-seq. ARN-seq
En utilisant votre propre instance sur Cloud
Publication de « résultats supplémentaires » à l’aide des pages de Galaxy

Galaxy pour les développeurs :

14:00-17:00
Galaxy l’architecture
Outils pour le système Galaxy, Galaxy « entrepôt d’outils »
API
Exécution des sites de production Galaxy: infrastructure, planification de « jobs », de données et de gestion des utilisateurs

Cette tournée est à l’image de Galaxy : satisfaisante pour l’utilisateur biologiste qui se sert de cette « plateforme multimodale » comme outil d’analyse au bio-informaticien et informaticien qui intègre ses propres outils à Galaxy, cet outil chéri de Gaël tient, par la communauté des personnes qui l’anime toutes ses promesses.

Voici l’arrivée et la mise en exploitation du premier Ion Proton (Life Technologie) au Baylor College of Medicine à Houston.

36 heures entre la réception et la génération des premières données (avec des préparations de librairies réalisées en amont de la réception de la machine…).

Une présentation assez sympathique et ludique de la machine de Jonathan Rothberg… en avant première.

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Types d'altérations génomiques détectées par séquençage haut débit

Le séquençage massif parallélisé palliant les limites des anciennes méthodes, a depuis ces dernières années amorcé de nouvelles perspectives, comme l’étude d’altérations génomiques pour la compréhension de nombreuses maladies rares (Plan National Maladies Rares). De plus, la mise sur le marché des derniers séquenceurs de paillasse aux visées hospitalières (positionnement de marché de Ion torrent avec son PGM) contribue également au développement de nombreux diagnostics cliniques.

Face à cette révolution, il convient de faire face au goulot d’étranglement de l’analyse et de l’interprétation, en faisant appel à une stratégie plus appropriée que le séquençage de génome complet et qui consiste à focaliser les efforts de décodage sur les régions codantes enrichies (Exome, gènes cibles, etc…) par une étape préliminaire de d’enrichissement d’exons. Tout en contribuant à une diminution des coûts (on ne séquence que ce qui semble pertinent…), elle permet entre autre d’augmenter la profondeur de séquençage des régions d’intérêts, paramètre indispensable pour l’identification d’altérations génomiques.

Succinctement, les techniques d’enrichissement sont multiples et peuvent être regroupées en trois catégories sur la base de leur principe technique:

Enrichissement par capture d’hybrides : La capture par hybridation des régions cibles est initiée à  partir de la librairie de séquençage. Elle peut être effectuée soit en solution (billes magnétiques) soit sur support solide (microarrays). Récemment, de nombreuses solutions (commerciales ou « à façon ») ont été développées: SureSelect, Agilent – SeqCap EZ, Roche NimbleGen – Sequence Capture Arrays, Roche Nimblegen –  FleXelect, FlexGen – MYselect, MYcroarray – TargetSeq, Life Technologies .

Enrichissement par circularisation de fragments d’ADN : Cette méthode est supérieure à la précédente en terme de spécificité. En amont de la préparation de la librairie, les fragments d’ADNg (fragmentation enzymatique ou mécanique selon la méthode) sont enrichis via une  sonde constituée d’une séquence universelle flanquée aux extrémités de séquences spécifiques de  la région cible. HaloPlex, Agilent.

Enrichissement par PCR : Cette approche intervient avant la préparation de la librairie  et consiste grossièrement en une PCR multipléxée ciblant les régions d’intérêts. Une étape préliminaire de design des amorces est requise.  SequalPrep, Life technologies. Tout juste disponible, Ion AmpliSeq Designer, Life Technologies propose un PCR Ultra-Plex (jusqu’à 1536 amplicons) avec un étape de digestion des amorces permettant de ne conserver que les régions d’intérêts lors du séquençage.

Une technologie  récente et élégante  faisant appel à la microfluidique et l’émulsion PCR permet  l’amplification multipléxée (jusqu’à 20000) en micro-gouttelettes (une paire d’amorces par microréacteur) en un seul tube. Multiplicom, Fluidigm – RainDance.

Ceci étant,  les considérations fondamentales dans l’analyse de variants résident notamment dans:

– la profondeur de séquençage

– l’homogénéité de couverture des régions d’intérêt

– la reproductibilité de la méthode

– la quantité d’ADN « Input » requis

– le nombre d’échantillons à traiter

– le coût global

L’étude récemment menée par Florian Mertes et al. (nov. 2011) souligne l’importance de ces notions et fait le postulat de performances de captures de régions cibles significativement différentes selon la méthode d’enrichissement employée.

Comparaison des différentes techniques d’enrichissement de régions d’intérêts du gène PT53. La représentation supérieure illustre la profondeur de séquençage obtenue et la ligne en gras correspondante, la région utilisée pour la conception de sondes.

Il est impossible d’identifier une méthode d’enrichissement comme étant la meilleure notamment parce que ces approches sont en continuelle évolution et amélioration. Chacune d’elles répondent à des caractéristiques particulières  et à des applications distinctes.

Si l’enrichissement par circularisation offre davantage de spécificité mais moins d’uniformité, l’inverse est aussi valable pour l’enrichissement par capture d’hybrides. Parmi les considérations dans le choix d’une méthode, le nombre d’échantillons et la taille des régions cibles sont essentiels. Si la capture d’hybrides est privilégiée pour l’analyse de mégabases (étude de l’exome) avec un nombre limité de cas, cette méthode sera délaissée au profit d’une approche PCR multipléxée pour l’étude d’un nombre restreint de régions cibles de petite taille appliquée à un grand nombre d’échantillons (Diagnostic).

L’association des méthodes d’enrichissement au séquençage haut débit offre des capacités technologiques ouvrant la voie vers de nombreuses perspectives. Toutefois, si l’émergence des séquenceurs de troisième génération s’accompagne à nouveau d’une diminution des coûts de séquençage, on est en droit de se demander si cette option restera aussi attractive.

Le réseau régional d’ingénieurs en bioinformatique de Lille et le PPF bioinformatique organisent lundi 14 Mai 2012 une conférence sur l’utilisation des outils GMOD (Generic Model Organism Database). Cette conférence se déroulera de 13h30 à 17h30 dans l’amphithéâtre de l’Institut de Biologie de Lille.

« Le projet GMOD a pour objectif de fournir  une série d’outils génériques, clé en main, pour gérer et visualiser différents types de données biologiques. »

Deux interventions sont prévues :

Olivier Arnaiz du CGM Centre de Génétique Moléculaire (UPR 3404 Gif-sur-Yvette) introduira GMOD tout en se focalisant plus particulierement sur deux outils : Chado et Gbrowse. Chado est un schéma de base de données relationnelles qui permet d’intégrer des données « omiques » (génomiques, transcriptomices, séquençages…), tandis que GBrowse est un outil permettant de visualiser des annotations sur un génome.

Joelle Amselem de l’INRA – URGI (BIOGER Versailles) présentera un outil d’annotation développé à l’URGI à partir de modules GMOD. Deux exemples concrets d’utilisation seront développés.

Pour en savoir plus, vous pouvez télécharger le programme ici.

Si vous souhaitez des informations sur GMOD, je vous invite à consulter la présentation de GMOD.

Cet article a pour but d’aider à la mise en place d’un serveur Galaxy en local. Il décrira également les avantages et inconvénients d’une telle approche par rapport à d’autres utilisations (Galaxy en ligne et Galaxy sur cloud).

Pour une définition de ce qu’est le logiciel de workflow Galaxy vous pouvez lire l’article précédemment posté sur ce blog ou accéder à la description PLUME du logiciel.

Préambule :

Il existe trois méthodes pour utiliser Galaxy :

> En local : c’est la méthode que nous décrirons ci-dessous

> En ligne : outre l’instance principale de Galaxy,  de multiples organismes ouvrent l’utilisation de leurs serveurs Galaxy à l’extérieur ( pour une liste exhaustive cliquer ici)

> Sur un cloud :  On utilise notre propre instance (virtuelle)  de Galaxy mais au lieu d’être déployés sur une machine locale, les « jobs » sont envoyés sur le cloud de Amazon

Chaque approche a ses avantages et ses inconvénients, nous les détaillerons plus bas.

Installation :

Un grand nombre d’indications sont extraites du tutorial d’installation de Galaxy en local, disponible, en anglais, à cette adresse – http://wiki.g2.bx.psu.edu/Admin/Get%20Galaxy.

Ce qu’il faut retenir de l’installation de Galaxy en local est qu’il est possible de mettre en place un serveur en moins de 10 minutes!

Brève Explication du processus d’installation (sous un serveur Debian – les étapes seront les même pour Ubuntu):

Ouvrir une invite de commande

– Vérifier sa version de python :

python --version

La version 2.5 (et au-delà) est suffisante pour un bon fonctionnement de Galaxy.

– Installer le système de gestion de version mercurial : la version 1.6 est suffisante. S’ il est déjà installé, vérifier votre version :

hg --version

– Télécharger l’archive dans un répertoire (par exemple « workflow ») approprié :

hg clone http://bitbucket.org/galaxy/galaxy-dist

– Lancer Galaxy! Dans le répertoire galaxy-dist :

sh run.sh --reload

Note : reload permet de fermer correctement l’application sous debian (et ubuntu)

A ce stade, le programme devrait initialiser l’application.

Vous pouvez maintenant accéder à votre serveur Galaxy à l’adresse suivante : http://localhost:8080

Bienvenue sur votre installation de Galaxy en local

Evidemment ce tutoriel est court et ne prend pas en compte la configuration plus fine de l’application. Pour plus de détails sur l’installation mais aussi sur l’utilisation je vous invite à lire (et à tester) les excellentes explications consultables sur le site de Galaxy :

http://wiki.g2.bx.psu.edu/Admin/Get%20Galaxy

http://wiki.g2.bx.psu.edu/Admin/Training/

Pour les (heureux) propriétaires d’un serveur de calcul :

http://wiki.g2.bx.psu.edu/Admin/Config/Performance/Cluster

Pour l’utilisation de Galaxy dans un environnement de production – ou si vous voulez directement installer votre serveur Galaxy en partant sur des bases solides  :

http://wiki.g2.bx.psu.edu/Admin/Config/Performance/Production%20Server

Utilisation :

Il faut savoir que Galaxy en local fait souvent un lien vers les logiciels sans que ces derniers ne soient présents « physiquement » sur votre serveur. Ainsi le mapping avec BWA ne marchera pas, à moins que vous installiez au préalable bwa sur le serveur. C’est le cas de pas mal d’outils, donc si vous rencontrez parfois des erreurs lors de l’exécution, il est fort probable qu’il vous faudra d’abord installer les outils utilisés par Galaxy.

Un des inconvénients majeurs de la version en ligne concerne la limitation de chargement de jeux de données à 2 Gb. En séquencage haut-débit cette limite est très souvent atteinte. En ligne il est possible de contourner cette limitation en chargeant ses fichiers par FTP. Mais on ne peut éviter le problème du débit (temps de transfert long) et de la confidentialité des données.

En local, cette la limitation est également fixée à 2 Gb, et il y a également la possibilité de charger ces jeux de données directement dans le logiciel, sans passer par une phase de chargement (« upload ») en installant son propre FTP. Évidement en local, le débit est fortement accéléré.

Pour ce faire, vous pouvez lire le tutoriel suivant en anglais ou suivre les indications ci-dessous :

http://wiki.g2.bx.psu.edu/Admin/Config/Upload%20via%20FTP

ou regarder la video tutoriel .

Comparaison entre les méthodes :

Comparatifs entres les différentes instances de Galaxy

Pour résumer, l’installation en local offre plusieurs avantages par rapport à la version en ligne, en terme de confidentialité, de taille de données, de transfert et de temps d’analyses. Quelques inconvénients subsistent notamment la contrainte d’investir dans une machine correcte si l’on veut obtenir un temps d’analyse correct ou la nécessité d’installer certains outils extérieurement à Galaxy.

Si l’on supprime l’aspect coût et les contraintes lors de la première installation, la solution Cloud semble la plus pertinente si l’on a pas accès à  des environnements matériels conséquents.

L’aspect « customisation » et particulièrement l’intégration de ses propres outils fera l’objet d’un prochain article.

A quelques jours du premier tour, cet article vous propose d’aborder les propositions d’orientations de la recherche scientifique des 5 courants majeurs participant aux présidentielles de 2012.

Nous allons procéder en partant de la gauche à la droite frontistes en passant par des nuances de rose, orange et bleue : du « pour en finir avec les Bidulex » de J.L.Mélenchon, à la préférence de la langue française dans les communications scientifiques prônée par M. Le Pen.

– Front de Gauche – le candidat J.L. Mélenchon par l’intermédiaire du site  Enseignement Supérieur & Recherche – appels Front de Gauche, remet la notion de service public au centre de la politique de la recherche française. Le Front de Gauche dresse un triste bilan de la politique gouvernementale en mettant à mal la notion d’excellence : « Jamais le potentiel universitaire n’a été ainsi saccagé sous le prétexte mystificateur d’une “excellence” qui n’avoue pas ses véritables critères. » La multiplication des sources de financements et la structuration des organismes en poupées gigognes sont dénoncées : « Les Idex, Labex et autres « Bidulex » visent aujourd’hui à créer des territoires d’exception au sein de la République pour mieux conforter la concurrence libre et non faussée internationale. » L’ex-ministre de l’Enseignement professionnel taille un costard à l’ANR qu’il souhaite « dissoudre » (pour le remplacer par quoi ?). J.L. Mélenchon propose de transformer les IDEX qui lui paraissent participer d’une concurrence entre les intervenants de la recherche scientifique, en pôles de coopération scientifique. Le projet inclus le recrutement de 5000 emplois statutaires par an sur la durée du quinquennat.

– Parti Socialiste – Le programme du PS concernant la recherche scientifique reste quelque peu flou. Peu de mots dans les 60 engagements de François Hollande sont associés à la recherche scientifique (le programme du PS est délibérément tourné vers l’enseignement supérieur plus que vers l’aspect recherche de ce portefeuille ministériel). Malgré tout, quelques propositions peuvent être associées à la recherche scientifique : vers un plus d’autonomie et vers une recherche compétitive au niveau international- très proche sur ce sujet de la vision d’un UMP de début de mandat présidentiel de 2007 : « nous donnerons les moyens pérennes nécessaires à l’autonomie et au rayonnement des équipes, des laboratoires et des Universités ». Contrairement au parti du tribun du front de gauche, F. Hollande  n’oublie pas de satisfaire les velléités scientifiques des industriels, ainsi, le projet du P.S. prévoit la création d’une Banque publique d’investissement, qui investira dans la recherche et l’innovation, soutiendra les PME-PMI, prendra des participations dans les activités stratégiques et les filières industrielles d’avenir (quelles sont elles précisément ?), et dont les moyens seront mobilisés sous la forme de fonds régionaux en co-pilotage avec les Régions. Les modalités d’obtention du crédit impôt recherche seront rendus plus simples (comment ?). Par l’intermédiaire de Vincent Peillon, le PS propose des solutions pour les étudiants et la modification de la loi LRU. Un programme du PS centré sur le financement de la recherche privée et de l’amélioration des conditions pour dispenser un enseignement supérieur de qualité, ouvert au plus grand nombre.

– MoDem- Nous arrivons ici au point de symétrie de notre tour d’horizon avec les (la?) propositions du Modem, le parti de F. Bayrou pour ce qui concerne la recherche scientifique dont voici la mesure phare : la création d’un crédit d’impôt innovation, parallèle au crédit impôt recherche… des fonds destinés à la recherche privée. Le programme de l’hyper-centre s’attarde (ceci n’est pas une critique) sur la problématique de l’enseignement mais oublie de parler de politique de la recherche scientifique… Mais en cherchant, on trouve quelques éléments : « veillons à ne pas axer nos politiques de recherche sur la base d’indicateurs d’origine asiatique qui certes favorise la diffusion des nouveaux savoirs par la publication scientifique, mais qui en pratique sont utilisés localement pour exacerber les rivalités entre équipes de recherche« … tiré du programme officiel du Modem pour l’enseignement et la recherche scientifique dont le chantre est Denis Badré, personnalité qui semble être l’interlocuteur des sujets « enseignement supérieur et recherche » du parti centriste.

– UMP – Au tour du programme du parti au pouvoir actuellement. Là aussi l’accent est mis sur l’innovation, aux talents et aux marchés, partant du principe qu’une recherche forte, dans une France forte vient surtout en aide aux PME et grandes industries pour améliorer leur compétitivité internationale, exemple :

– Le premier dépôt de brevet doit être gratuit pour les PME. Une partie des financements européens pour la recherche (Programme-cadre de recherche et de développement) seraient conditionnés à la participation de PME aux projets de recherche.

– Le parti présidentiel souhaite donc maintenir le crédit impôt-recherche. Par ailleurs, une meilleure valorisation de la recherche publique est invoquée, en favorisant les liens entre les universités et les entreprises et en intéressant les chercheurs publics aux retombées financières de leurs découvertes.

Enfin, la volonté de soutenir l’ambition (comment ?) de notre recherche et de notre industrie pour proposer de nouvelles thérapies, générer de la croissance économique au service d’une médecine humaine et contribuer au rayonnement de la médecine française…

Note : l’article que vous êtes en train de lire a été réalisé avant la parution officielle du programme de N. Sarkozy (programme qui paraitra jeudi prochain – 15 jours avant le premier tour). Vous pouvez avoir une vision du bilan du quinquennat de N. Sarkozy par le biais de la plume de Bruno Chaudret (chimiste et membre de l’Académie des sciences, élu par ses pairs, est Président du Conseil scientifique du CNRS).

– Front National – Le FN envisage de consacrer 3% du PIB d’ici 2017 à la recherche (pour information actuellement la France consacre 2,15 % de son PIB à la recherche -46% à la charge de l’Etat et 54% à la charge du secteur privé). Marine Le Pen propose de provoquer des états-généraux (un grenelle de plus?) de la recherche « pour fixer les priorités, pour définir les grands axes stratégiques, pour déterminer et mettre en œuvre les réformes structurelles permettant un rapprochement entre grandes écoles, universités et organismes de recherche. Cette réflexion de fond réunira tous les acteurs de la recherche, sachant que la situation économique de la France est telle que l’augmentation souhaitable des crédits ne pourra intervenir que très progressivement. En attendant, des choix devront être faits et des priorités fixées. » Une proposition encore un peu plus floue invoque l’augmentation du budget alloué à la recherche fondamentale dès lors que « la situation des finances publiques se rétablira ». Marine Le Pen conforte les organismes d’évaluation et d’attribution de finances de la recherche scientifique : « Les agences de financement, à l’instar de l’ANR (Agence Nationale de Recherche), verront leurs conseils scientifiques élargis et seront appelées à plus de transparence sur les conditions d’attribution des aides qui devront respecter des critères strictement scientifiques et s’inscrire en conformité avec les priorités fixées par la Nation. » Enfin, on ne peut passer à côté de l’humour sous-jacent dans la proposition suivante : « Les meilleurs chercheurs étrangers seront attirés dans le cadre d’une politique d’immigration ultra-sélective exclusivement centrée sur les talents (l’objectif global est de ramener l’immigration légale de 200 000 titres de séjour par an à 10 000 en fin de mandat)« .  Pour conclure, M Le Pen souhaite favoriser l’usage de la langue française dans les colloques et publications scientifiques.

La recherche est une thématique mineure de la campagne des présidentielles de 2012. Malgré tout, ce thème fait l’objet de clivages partisans très archétypaux : la vision d’une coopération entre groupes de recherche d’un Mélenchon s’oppose à une compétition inter-groupes d’un Sarkozy. Il est étonnant d’observer que les partis les plus éloignés du centre développent largement plus ce thème. Thème de la recherche française que les PS, MoDem et UMP laissent de côté au profit de sujets plus « économiques »… pour les partis souhaitant gouverner il est certainement assez peu « rentable » en temps d’élection et de crise d’aborder un sujet aussi technique et glouton en dépenses publiques.

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