Le séquençage du génome a révolutionné la génétique. Cela nécessite également de nouveaux outils mathématiques pour aider les scientifiques de la vie à donner un sens à d'énormes quantités de données. Appliquer de nouvelles mathématiques, Kristina Crona, un professeur assistant d'une université américaine qui fait des recherches dans le domaine de la biologie mathématique, et ses collègues montrent comment le classement des mutants pathogènes peut aider les scientifiques à comprendre comment les mutants évoluent pour résister aux traitements médicamenteux. Cet axe de recherche pourrait avoir des implications pour le traitement de maladies pouvant résister aux traitements médicamenteux, comme le VIH et le paludisme.
Dans un nouveau journal, publié dans la revue eLife , les chercheurs montrent que l'ordre de classement est un moyen d'identifier les interactions génétiques complexes. Les méthodes conventionnelles d'identification d'interactions géniques complexes reposent sur des mesures précises de l'aptitude génétique des mutants. Cependant, les mesures de remise en forme ne sont pas faciles à appliquer, et ils ne sont pas toujours fiables. Par contre, la méthode de classement fonctionne, même si les données sont incomplètes.
Avant la publication dans eLife , Crona a présenté les résultats lors d'une conférence universitaire. Aucun des biologistes présents n'avait entendu parler de l'outil mathématique qu'elle utilise pour analyser les ordres de classement. A la fin de son discours, tout le monde a compris comment utiliser l'outil pour identifier des interactions géniques complexes. Le nouveau raccourci a été reçu avec enthousiasme. Et le calcul est facile.
"C'est des maths de maternelle, " expliqua Crona.
Crona utilise des "mots de Dyck, " une formule nommée d'après le mathématicien allemand du XIXe siècle Walther Franz Anton von Dyck, pour faire correspondre le génotype avec des lettres. Les lettres "x" et "y" sont attribuées aux mutants pathogènes. Les mutants simples et triples correspondent à "x, " et non muté, les mutants doubles et quadruples correspondent à "y". Le nombre impair de mutations produit « x » et les nombres pairs produisent « y ». Les mutants dans l'ordre sont classés de l'aptitude élevée à l'aptitude faible.
"De gauche à droite, nous comptons les x et les y. S'il y a toujours plus de x, ou les mêmes nombres de mutants sont des x, alors ce que vous obtenez est un mot de Dyck. Cela signifie que l'on peut voir que l'on a affaire à une interaction génique complexe, " dit Crona.
Les interactions génétiques complexes impliquent trois mutations ou plus dans un agent pathogène. C'est dans les interactions génétiques complexes que les agents pathogènes ont une meilleure forme physique et évoluent dangereusement, comme un agent pathogène suffisamment fort pour résister aux antibiotiques. Les chercheurs ont identifié une interaction génique complexe impliquant trois mutations ou plus pour le VIH; un parasite responsable du paludisme ; le type de champignon qui cause la moisissure noire sur les fruits et légumes ; et une famille de mutations génétiques qui contribuent à la résistance aux antibiotiques.
Crona a commencé à réfléchir aux ordres de classement en travaillant avec la biologiste Miriam Barlow sur le problème du cycle des antibiotiques, par lequel les médecins hospitaliers alternent différents antibiotiques pour contrecarrer les infections des patients. Essayer d'aider les médecins à maximiser l'efficacité des antibiotiques, l'équipe a créé un logiciel appelé "Time Machine" qui utilise des probabilités et rembobine l'évolution des bactéries pour vérifier les options de traitement pour 15 antibiotiques utilisés pour lutter contre les infections courantes. Crona a remarqué que les ordres de classement étaient étonnamment robustes. Les chiffres sont sortis un peu différemment dans chaque expérience, mais les mutants les plus dangereux étaient toujours dangereux, et inoffensif toujours inoffensif.
L'ordre de classement pourrait-il aider les médecins? Crona le pense. En médecine du futur, les médecins peuvent tirer parti d'interactions génétiques complexes lorsqu'ils élaborent des plans de traitement. L'ordre de classement peut aider à couper la chaîne d'événements dans l'évolution d'un agent pathogène dangereux. Prévenir moindre, des mutants intermédiaires pourraient arrêter l'évolution d'un agent pathogène, dit Crona.
