Analyse de Séquences ADN par la Transformée en ondelettes : extraction d'informations structurelles, dynamiques et fonctionnelles

Les recents programmes de sequençage du génome humain, et plus généralement des génomes des eucaryotes supérieurs, ont révélé que seule une faible proportion de l’ADN code pour la synthèse de protéines. L’origine et le rôle de l’ADN non-codant ont dès lors constitué une problématique majeure de la génomique. Récemment, il a été montré que ces séquences sont porteuses d’information de nature structurelle et qu’elles présentent certaines signatures des mécanismes de régulation du processus de transcription. Le séquençage d’organismes procaryotes a quant à lui montré l’existence d’asymétries de composition nucléotidique, résultant à la fois des mécanismes sous-jacents à la transcription et à la réplication. Les études menant à de telles conclusions chez l’homme sont rares, voire même inexistantes en ce qui concerne le rôle de la réplication dans l’apparition de telles asymétries de composition.

L’application d’outils tels que la transformée en ondelettes et le formalisme multifractal à des signaux issus de codages nucléotidiques des séquences ADN a précédemment permis, entre autres choses, de mettre en évidence le rôle des séquences non-codantes dans la structure nucléosomale de l’ADN eucaryote et plus généralement dans les mécanismes de condensation et décondensation de la chromatine. Nous poursuivrons ici cette démarche en généralisant à grande échelle les études précédentes qui s’étaient principalement focalisées sur la caractérisation des propriétés de corrélations à longue portée existant jusqu’à des distances de quelques dizaines de milliers de paires de base. Ainsi, l’analyse de codages structurels nous conduira à mettre en évidence l’existence de rythmes de basses fréquences, signature de l’existence de domaines structurels (boucles de fibres de chromatine) jouant potentiellement le rôle de domaines fonctionnels. En effet, nous montrerons que ces rythmes sont aussi présents dans les asymétries de composition observées dans le génome humain. Notre principal objectif est de montrer le rôle prépondérant des mécanismes de transcription et de réplication dans l’apparition d’asymétries de composition nucléotidiques chez les mammifères.