Bioinformatique
Définition de la bioinformatique
La bioinformatique est un domaine scientifique interdisciplinaire qui combine des concepts de biologie et d’informatique pour aborder de grandes questions informatiques. Le rôle des ordinateurs a augmenté de plus en plus ces dernières années, et presque toutes les sciences tirent parti de la technologie pour traiter et analyser l’information. Au niveau le plus élémentaire, la bioinformatique peut être considérée comme la simple utilisation de feuilles de calcul informatiques et d’observations biologiques pour quantifier et analyser les informations présentes. Alors que ce genre de tâches était réservé aux scientifiques ayant accès à un ordinateur, toute personne ayant une compréhension de la biologie et un processeur de feuille de calcul pouvait s’engager dans la bioinformatique. Cependant, le domaine a progressé rapidement depuis sa création. Maintenant, des programmes et des logiciels avancés sont créés pour résoudre un large éventail de problèmes et répondre à des questions qui n’étaient auparavant pas testables. La bioinformatique et la biologie computationnelle sont maintenant considérées comme des termes interchangeables.
Majeure en bioinformatique
L’augmentation de l’utilisation de la bioinformatique dans toutes les branches de la science a considérablement augmenté la demande de majors en bioinformatique. Certaines écoles ont créé des programmes interdisciplinaires entre leurs départements de biologie et d’informatique qui aident à combler le fossé entre les deux sciences. D’autres programmes prennent une partie spécifique de la bioinformatique dans le contexte de la science enseignée. Dans de nombreux programmes d’épidémiologie, par exemple, la bioinformatique constitue un segment des cours.
Il existe plusieurs domaines d’études qui intègrent fortement la bio-informatique. La protéomique, par exemple, est la science de la classification et de la compréhension des protéines et de leurs origines. Des ordinateurs sont nécessaires pour modéliser le code génétique, le séquençage des acides aminés et la structure 3D des protéines. En utilisant ces modèles, nous pouvons même prédire comment certaines protéines interagiront avec d’autres molécules. Finalement, nous pourrons peut-être modéliser un organisme entier et étudier comment toutes les réactions se produisent dans tout l’organisme. Il en va de même pour la génétique et d’autres sciences qui reposent sur le traitement de l’ADN. Avant les ordinateurs, le traitement même d’une petite partie de l’ADN était irréaliste et prendrait des années humaines, simplement en fonction du grand nombre d’éléments impliqués. L’analyse de l’ADN, des protéines et d’autres tissus par les ordinateurs se répand également dans d’autres domaines majeurs. Même les diplômes en justice pénale nécessiteront une certaine connaissance de la bioinformatique. Les empreintes digitales et les preuves ADN constituent la majorité des preuves dans de nombreuses affaires criminelles, et la bioinformatique est essentielle à l’obtention et à la validation de ces preuves.
De nombreux diplômes en bioinformatique sont des diplômes d’études supérieures, car une grande connaissance des ordinateurs et de la biologie est nécessaire pour comprendre des logiciels informatiques complexes et des systèmes de biologie complexes. Cependant, quelques écoles développent des baccalauréats interdisciplinaires en bioinformatique. Le domaine de la bioinformatique est en pleine expansion, de la mesure des neurones dans le cerveau à l’utilisation d’ordinateurs pour suivre les cultures. À ce titre, le nombre de carrières impliquant la science augmente également rapidement.
Carrières en bioinformatique
Comme dans de nombreux domaines scientifiques, la bioinformatique peut être purement académique ou être combinée à d’autres sciences et appliquée à l’industrie. Les professeurs spécialisés en bioinformatique sont relativement nouveaux, car l’accès généralisé à l’ordinateur n’était disponible qu’au cours des 20 dernières années pour les chercheurs moyens. Cependant, la plupart des écoles avec des programmes de biologie prestigieux ajoutent des cours de bioinformatique. Les professeurs et les chercheurs étudient une grande variété d’applications de la bioinformatique dans les universités. Les études vont des simulations informatiques de réactions organiques à la modélisation informatique des protéines et des toxines, en passant par les simulations des populations et de l’évolution. L’application de la technologie à la biologie est si diversifiée que la plupart d’entre elles ne peuvent pas être couvertes ici.
Dans l’industrie, la bioinformatique révolutionne de nombreuses industries. Prenons l’industrie agricole par exemple. Il a fallu des siècles aux botanistes et aux agriculteurs pour développer les cultures que nous avons aujourd’hui. Ils l’ont déjà fait en analysant méticuleusement la culture, en sélectionnant les variétés les mieux carénées et en ne reproduisant que les meilleures. Maintenant, avec la technologie bioinformatique, les ordinateurs peuvent être formés pour analyser le génome de plantes particulières, suivre des millions de plantes à la fois et prédire quelles plantes seront les meilleures. Les révolutions de l’intelligence artificielle faciliteront et accéléreront ce processus. Les mêmes types d’avantages sont perçus par de nombreuses industries.
L’industrie pharmaceutique s’appuie fortement sur la bioinformatique. Non seulement ils ont besoin de personnes pour analyser et développer les médicaments actuels, mais ils ont besoin de penseurs de niveau supérieur capables de développer des méthodes et des logiciels pour prédire les réactions que certains médicaments coûteraient. À mesure que la puissance de calcul augmente, le nombre et les types de réactions pouvant être modélisées augmentent considérablement. Cela pourrait signifier la fin des tests sur les animaux et une nouvelle ère de fabrication de médicaments éclairée. D’autres professions médicales, y compris des médecins aux créateurs d’appareils biomédicaux, adoptent également la technologie. Les soins aux patients dans les hôpitaux sont désormais suivis grâce à des méthodes développées en bioinformatique, et peuvent grandement améliorer le suivi fourni par les médecins et les hôpitaux. De nombreuses procédures d’imagerie avancées et tests d’activité électrique du cœur et du cerveau nécessitent une analyse par ordinateur en raison de leur nature complexe.
L’une des premières professions à employer la bioinformatique, l’épidémiologie, utilise toujours autant que possible la technologie aujourd’hui. La reconnaissance et l’identification de nombreux modèles de maladies courantes seraient encore un mystère si ce n’était pour la modélisation informatique. À l’aide d’ordinateurs et de données recueillies sur le terrain, les épidémiologistes s’efforcent de comprendre les épidémies et comment nous pouvons réduire notre exposition aux maladies transmissibles. Divers logiciels sont conçus pour tout faire, du suivi de l’emplacement géographique des épidémies à l’évaluation des facteurs de risque possibles de maladie, en passant par le suivi des organismes responsables de la maladie et le suivi de leur évolution. Cela est fait par les fabricants du vaccin contre la grippe, qui ajustent chaque année leur formule en fonction des mutations attendues du virus de la grippe. La bioinformatique constitue la base de ces estimations.
Dans le même ordre d’idées, de nombreux biologistes de population suivent les changements d’une population au fil du temps à l’aide d’ordinateurs et de logiciels spécialisés. Alors que cela signifiait auparavant qu’un scientifique inscrivait ses observations dans une feuille de calcul et en faisait un graphique, il est maintenant beaucoup plus avancé. Les scientifiques peuvent mesurer et observer les modifications individuelles d’un génome au fil du temps dans une population en utilisant la puissance de traitement avancée des ordinateurs. Alors que la macroévolution peut prendre des millions d’années, la microévolution se produit à chaque génération et les scientifiques l’ont maintenant documenté avec l’aide de la bioinformatique. À plus grande échelle, les climatologues utilisent la bioinformatique pour effectuer de grands calculs sur l’impact de certains organismes sur l’environnement. Grâce à l’analyse bioinformatique, nous savons maintenant qu’une grande majorité de l’oxygène dont nous dépendons provient d’algues dans l’océan. Cette science continuera d’augmenter à mesure que la technologie progresse et nous sommes en mesure de créer des modèles plus avancés, de traiter et de collecter davantage de données.