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Thèse Année : 2021

Modeling chromatin dynamics using Gaussian processes and polymer physics

Modélisation de la dynamique de la chromatine à l’aide de processus gaussiens et de la physique des polymères

Guilherme Monteiro Oliveira
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1214165
  • IdRef : 263035921

Résumé

Understanding chromatin organization and its role in gene regulation is of major importance, however its underlying dynamics has been overseen up to recent years. Here I present results regarding dynamical properties of chromatin in diverse stages of the cell cycle and a possible connection between gene activity and local diffusion properties. I develop a new computational framework based on Gaussian processes and fractional Brownian motion called GP-FBM. This method infers apparent diffusion and anomalous coefficients more accurately than other popular methods and corrects for confound background movement. I further introduce a new biopolymer model using a mean-field approach in which Hi-C maps are used to model chromatin long-range interactions. Further, ChIP-seq data is used to calibrate local properties of the nuclear environment. This model was able to recapitulate experimental results for specific loci of the HoxA domain in mouse cells.
Comprendre l'organisation de la chromatine et son rôle dans la régulation des gènes sont d'une importance majeure, mais sa dynamique a été largement négligée jusqu'à ces dernières années. Je présente des résultats concernant les propriétés dynamiques de la chromatine dans diverses étapes du cycle cellulaire et une connexion possible entre l'activité des gènes et les propriétés de diffusion locale. Je développe la GP-FBM, une nouvelle méthode basée sur les processus gaussiens et le mouvement brownien fractionnel, que infère les coefficients de diffusion apparente et d’anomalie avec plus de précision que d'autres méthodes populaires et corrige pour les mouvements de fond. Je présente également un nouveau modèle de biopolymère dans laquelle les cartes Hi-C sont utilisées pour modéliser les interactions à longue portée de la chromatine. En outre, les données ChIP-seq sont utilisées pour calibrer les propriétés locales de l'environnement nucléaire. Ce modèle a permis de récapituler les résultats expérimentaux pour certains loci du domaine HoxA dans des cellules de souris.
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Monteiro_Oliveira_Guilherme_2021_ED414.pdf (19.77 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03934754 , version 1 (11-01-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03934754 , version 1

Citer

Guilherme Monteiro Oliveira. Modeling chromatin dynamics using Gaussian processes and polymer physics. Human health and pathology. Université de Strasbourg, 2021. English. ⟨NNT : 2021STRAJ006⟩. ⟨tel-03934754⟩

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