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ST2 (Théorie des Jeux) - EI Algorithmique Génétique

Contexte

Toutes les cellules qui constituent la vie sur Terre comportent en elles une ou plusieurs molécules d'ADN qui sont le support de l'information génétique. Ces molécules, plus ou moins longues, sont composées d'une succession de nucléotides (ou bases : A, C, G et T) qui interagissent avec de nombreux éléments cellulaires et dont le positionnement dans l'espace joue un rôle important dans l'adaptation de la cellule à son environnement (chaleur, famine, stress...). Si les séquences d'ADN sont aujourd'hui très largement étudiées à travers leur séquence textuelle (succession de A, C, G et T), il est très instructif de les étudier à partir de leur trajectoire tri-dimensionnelle. En 1993, des biopysiciens ont établi un modèle de conformation 3D qui permet de transformer une suite de nucléotides (sous forme de lettres) en une trajectoire tri-dimensionnelle. Dès lors, il est possible de représenter toute séquence textuelle d'ADN en une trajectoire 3D.

Problématique

Ce modèle ayant été développé pour de courtes séquences d'ADN nu, il ne prend pas en compte toutes les caractéristiques d'une longue chaîne au sein de la cellule (surenroulements, nucléosomes, interactions longue distance...). Par exemple, si on observe un chromosome bactérien (longue séquence d'ADN constituant une bactérie) ou un plasmide (petite séquence présente au sein des bactéries), on s'aperçoit que ce chromosome ou ce plasmide est circulaire, i.e. les deux extrémités ont été "collées" l'une à l'autre. Le modèle pré-cité ne rend pas compte de ce phénomène lorsque l'on représente la trajectoire 3D d'un chromosome bactérien ou d'un plasmide.

Énoncé

L'objectif de ce projet est de modifier le modèle de conformation 3D donné afin de rendre un plasmide circulaire. Pour cela, deux algorithmes seront développés : un algorithme génétique et un algorithme de type Monte-Carlo Tree Search. Ces algorithmes seront implantés en Python et structurés en classes (programmation orientée objet).

Le projet est à réaliser en groupes de maximum 5 personnes.

Livrables