Le cadre du réseau iDIRECT pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les systèmes biologiques

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Crédit : Pixabay/CC0 domaine public

Malgré le rôle fondamental que jouent les réseaux dans la façon dont les scientifiques comprennent la dynamique et les propriétés des systèmes complexes, la reconstruction de réseaux à partir de données expérimentales à grande échelle est un défi.

En biologie des systèmes et en écologie microbienne – l’étude des microbes dans l’environnement et de leurs interactions les uns avec les autres – les défis de la reconstruction de ces réseaux peuvent être aggravés par la difficulté à démêler les interactions directes et indirectes, ou la capacité d’un élément d’un système à avoir un impact sur un autre. , avec ou sans interaction directe.

Jizhong Zhou, directeur de l’Institute for Environmental Genomics de l’Université d’Oklahoma, dirige une équipe de recherche à l’IEG, en collaboration avec Mary Firestone de l’Université de Californie à Berkeley, pour démontrer l’efficacité d’un nouveau cadre conceptuel pour démêler relations indirectes dans les réseaux associatifs. Zhou est également professeur de recherche George Lynn Cross au Dodge Family College of Arts and Sciences et professeur adjoint au Gallogly College of Engineering de l’OU.

Naijia Xiao, chercheur à l’IEG, est le premier auteur de l’article décrivant ce travail, publié dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

« En s’attaquant à plusieurs défis mathématiques, cette étude fournit un cadre conceptuel pour démêler les relations directes et indirectes dans les réseaux d’association », a déclaré Zhou. « L’application de notre cadre iDIRECT (Inference of Direct and Indirect Relationships with Effective Copula-based Transitivity) à l’expression de gènes synthétiques et aux données de la communauté microbienne démontre que le cadre est un outil puissant, robuste et fiable pour l’inférence de réseau. Il améliorera considérablement notre capacité à discerner les interactions de réseau dans divers systèmes complexes et permettra aux scientifiques d’aborder des questions de recherche qui ne pouvaient pas être abordées auparavant. »

Plus précisément, le cadre iDIRECT réduit les défis mathématiques à la reconstruction du réseau, y compris le mauvais conditionnement, l’auto-bouclage et le débordement de force d’interaction. En utilisant des données de simulation pour comparer les résultats, les chercheurs ont démontré des précisions de prédiction élevées à l’aide du cadre iDIRECT.

« L’application d’iDIRECT pour reconstruire les réseaux de régulation des gènes chez Escherichia coli (l’un des types de bactéries les plus courants) a également révélé un pouvoir de prédiction considérable », a déclaré Firestone. « En outre, l’application d’iDIRECT à des communautés microbiennes très diverses des sols des prairies en réponse au réchauffement climatique a montré que les réseaux traités par iDIRECT étaient plus complexes dans des conditions de réchauffement que dans des conditions de contrôle et plus robustes à la suppression d’espèces aléatoires et cibles.

« En tant qu’approche générale, iDIRECT présente des avantages en ce sens qu’il devrait être largement applicable pour déduire des relations directes dans les réseaux d’associations dans diverses disciplines des sciences et de l’ingénierie », a-t-elle ajouté.


La recherche délimite les impacts du réchauffement climatique sur les interactions des réseaux microbiens


Plus d’information:
Naijia Xiao et al, Démêlage direct des relations indirectes dans les réseaux associatifs, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2109995119

Fourni par l’Université de l’Oklahoma

Citation: Le cadre du réseau iDIRECT pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les systèmes biologiques (2022, 11 janvier) récupéré le 11 janvier 2022 à partir de https://techxplore.com/news/2022-01-idirect-network-framework-scientists-biological.html

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