Direction des ressources humaines

Service Formation et Itinéraires Professionnels

ALGORITHMS IN STRUCTURAL BIOINFORMATICS : SAMPLING IN BIOMACROMOLECULAR SYSTEMS
Code : 1502011

Lieu : Cargse (Corse-du-Sud)
Date : 29/11/2015 au 04/12/2015 (6 jours)

RESPONSABLE SCIENTIFIQUE Principal :
ROBERT Charles
Code laboratoire : UPR 9080
Adresse : Institut de Biologie Physico-Chimique
13, rue Pierre et Marie Curie
75005 PARIS
Téléphone : 01 58 41 51 61
Mel :
CONSEILLER FORMATION :
VERON Bruno
Délégation : DR02
Téléphone : 01 42 34 94 44
Mel :
NOMBRE TOTAL DE PARTICIPANTS PREVU :
40
Situation scientifique :
La bioinformatique structurale est un domaine de recherche interdisciplinaire. Si les questions fondamentales sont de nature biologique centres sur le rapport entre la structure et la fonction des macromolcules biologiques des contributions cruciales sont venues des disciplines suivantes:

- la physique et la biophysique (dveloppements de la cristallographie, de la RMN, et de la microscopie lectronique...)
- la chimie pour l'analyse des mcanismes de raction, la (statistico-)thermodynamique et les modles d'interaction cods dans des champs de forces,
- les mathmatiques appliques et l'algorithmique pour la modlisation et la simulation de phnomnes sur diffrentes chelles d'espace et de temps,
- l'informatique, qui permet d'amliorer les traitements algorithmiques, tout en fournissant des outils permettant de grer et d'analyser des donnes volumineuses et complexes.

Des avancs remarquables ont eu lieu grce aux combinaisons de ces diffrentes approches et mthodologies. Cependant, un constat qui s'impose en France mais aussi en Europe est le manque de synergies entre les disciplines. Ce cloisonnement contraste avec les initiatives de cration de passerelles entre disciplines diffrentes (biochimie/biophysique d'une part, et informatique/mathmatiques appliques d'autre part) en particulier aux USA depuis une dizaine dannes. Lobjectif principal de cette cole est de favoriser la cration d'une telle dynamique au niveau national (voire europen).
Conséquences attendues :
Les objectifs scientifiques et stratgiques de lcole sont :
- Crer une synergie entre des chercheurs venant de diffrents domaines (informatique, biologie structurale, physique, chimie, mathmatiques) dans le contexte de la modlisation et la simulation des macromolcules biologiques et de leurs interactions.
- Former des jeunes chercheurs sur des sujets avancs, et favoriser leur mobilit.
- Promouvoir la recherche interdisciplinaire effectue dans les groupes des intervenants, deux niveaux : diffusion de concepts (algorithmiques, mathmatiques), et diffusion de logiciels permettant d'effectuer de nouveaux traitements.
- Crer un cercle vertueux : les nouveaux concepts et outils permettront aux biologistes structuraux de traiter des problmes plus complexes, de telle sorte que de nouvelles questions mthodologiques devraient voir le jour.
- Favoriser la cration de partenariats entre les participants pour la gestation de nouveaux projets scientifiques : sont ainsi attendues des soumissions de projets ANR et Europens, mais aussi des partenariats avec l'industrie.
- Promouvoir des changes galement du cot de lenseignement, en contribuant la diffusion dans les cursus de bioinformatique et de biologie de concepts et outils avancs en bioinformatique structurale.
Grands axes du programme :
Thme central :

Deux ditions prcdentes de notre cole, dont une en tant qu'Ecole Thmatique, ont rencontr un succs franc en runissant des participants des disciplines diffrentes et en lanant de nouvelles collaborations. Une troisime aura lieu en 2014. Ces ditions se sont inscrites dans des thmatiques de bioinformatique structurale au sens large: les interactions protine-protine, la flexibilit des macromolcules, et la structure des grands assemblages en biologie:

2012: http://www-sop.inria.fr/manifestations/algoSB/
ET 2013: http://algosb.sciencesconf.org/
2014: http://algosb2014.inria.fr/lectures.html

Pour 2015, le sujet sera l'chantillonnage de l'espace de configurations dans les systmes macromolculaires biologiques (voir ci-dessous). Des sujets varis et complmentaires seront traits au cours des ditions successives. A ce jour, sont envisags pour les ditions venir les thmes suivants :

- Algorithmes et modles pour l'ingnierie des protines et des ARN.
- Scoring pour le docking : design des fonctions de score et statistiques associes.
- Algorithmes pour la microscopie lectronique.

Programme 2013: Sampling in Biomacromolecular Systems

L'ADN, lARN, les protines et les complexes que ces molcules forment, ou bien encore les clusters sont autant de systmes molculaires d'intrt biologique, caractrises par un grand nombre de degrs de libert ce nombre pouvant atteindre plusieurs centaines de milliers voire millions des lors que le solvant est modlis de faon explicite. Ces systmes se dforment sur de grandes chelles de temps, celles d'intrt biologique allant en gnral bien au-del de la milliseconde. L'chantillonnage efficace de l'espace de configurations dcrivant un tel systme est essentiel pour la simulation fiable de son comportement physico-chimique, et donc pour une interprtation correcte de son rle biologique.

Les acteurs suivants, qui ont produit des contributions marquantes dans le domaine ont donn leur accord de participation donnant lieu au programme prliminaire suivant:

I. Multi-canonical sampling in molecular dynamics simulations, Yuko Okamoto (Nagoya Univ, Japon)
II. Ergodicity and free-energy calculations, Christophe Chipot (CNRS-Univ Lorraine)
III. Molecules as robots: mining the flexibility of proteins, Juan Corts (LAAS, Toulouse)
IV. Exploring and characterizing energy landscapes, David Wales (Univ Cambridge, Angleterre)
V. Approaches to characterizing and comparing samplings of potential energy surfaces. Frdric Cazals (INRIA, Sophia-Antipolis), Charles Robert (LBT, IBPC Paris)
Modalités pédagogiques :
L'originalit de lcole rside dans un change quilibr :
- Les intervenants dlivreront des cours magistraux, lesquels donneront lieux des travaux pratiques sur ordinateur. Note : Les cours seront en anglais.
- Les participants effectueront des prsentations de faon , le cas chant, mettre en perspective les concepts et outils prsents avec leur problmatique de recherche.
- Des ateliers thmatiques pourront tre organiss en fin de journe, sur des sujets d'intrt collectif.