Bio-informatique

La bio-informatique est un champ de recherche multi-disciplinaire où travaillent de concert biologistes, médecins, informaticiens, mathématiciens, physiciens et bioinformaticiens, dans le but de résoudre un problème scientifique posé par la biologie.

Le terme bio-informatique peut également décrire (par abus de langage) toutes les applications informatiques résultant de ces recherches.

L'utilisation du terme bioinformatique est documentée pour la première fois en 1970 dans une publication de Paulien Hogeweg et Ben Hesper (université d'Utrecht, Pays-Bas), en référence à l'étude des processus d'information dans les systèmes biotiques.

Cela va de l'analyse du génome à la modélisation de l'évolution d'une population animale dans un environnement donné, en passant par la modélisation moléculaire, l'analyse d'image, l'assemblage de génome et la reconstruction d'arbres phylogénétiques (phylogénie). Cette discipline constitue la « biologie in silico », par analogie avec in vitro ou in vivo.

Définitions et champs d'application

La bio-informatique est constituée par l'ensemble des concepts et des techniques nécessaires à l'interprétation informatique de l'information biologique. Plusieurs champs d'application ou sous-disciplines de la bio-informatique se sont constitués :

• La bio-informatique des séquences, qui traite de l'analyse de données issues de l'information génétique contenue dans la séquence de l'ADN ou dans celle des protéines qu'il code. Cette branche s'intéresse en particulier à l'identification des ressemblances entre les séquences, à l'identification des gènes ou de régions biologiquement pertinentes dans l'ADN ou dans les protéines, en se basant sur l'enchaînement ou séquence de leurs composants élémentaires (nucléotides, acides aminés).
• La bio-informatique structurale, qui traite de la reconstruction, de la prédiction ou de l'analyse de la structure 3D ou du repliement des macromolécules biologiques (protéines, acides nucléiques), au moyen d'outils informatiques.
• La bio informatique des réseaux, qui s'intéresse aux interactions entre gènes, protéines, cellules, organismes, en essayant d'analyser et de modéliser les comportements collectifs d'ensembles de briques élémentaires du Vivant. Cette partie de la bio-informatique se nourrit en particulier des données issues de technologies d'analyse à haut débit comme la protéomique ou la transcriptomique pour analyser des flux génétiques ou métaboliques.
• La bio-informatique statistique et la bio-informatique des populations

Pour certains, la bio-informatique est une branche théorique de la biologie alors que pour d'autres, elle se situe clairement au carrefour des mathématiques, de l'informatique et de la biologie.

Il s'agit en fait d'analyser, modéliser ou prédire les informations issues de données biologiques expérimentales.

Dans un sens encore plus étendu, on peut aussi inclure sous le concept de bio-informatique le développement d'outils de traitement de l'information basés sur des systèmes biologiques comme l'utilisation des propriétés combinatoires du code génétique pour la conception d'ordinateurs à ADN permettant de résoudre des problèmes algorithmiques complexes.

Exemples de tâches et débouchés

Voici un exemple de tâches et débouchés envisageables :

• Aide à la création de nouveaux médicaments (prédiction de structure, d'interactions)
• Développement de logiciels pour l'analyse et prédiction de données biologiques (génomique, transcriptomique, protéomique, etc), par exemple la prédiction de gènes
• Développement de logiciels pour la biologie : (LIMS, interface web, etc)
• Recherche dans un laboratoire (entreprise publique, biotechs, pharmaceutique, etc).
• Modélisation d'écosystèmes ou de processus écosystémiques (du gène au réseau écologique)
• Modélisation physiologique et simulation informatique d'organes
• Informatique pure
• Aide à la création d'organismes génétiquement modifiés (bactéries, plantes, etc.)
• Aide à la création de tests et de systèmes de diagnostics destinés aux laboratoires d'analyses médicales, aux centres de transfusion sanguine et aux laboratoires de contrôle industriel
• Enseignement
• Adaptation de technologies informatiques au domaine de la biologie
• Création, entretien et développement d'entrepôts de données
• Tour guidépour une introduction à la bio-informatique, conçu par SIB Institut Suisse de Bioinformatique