Projets

Fonctionathon

Fiche de Projet
Réalisé par : Lydie Lane
Membres : Paula Duek, Camille Mary, Amos Bairoch
Contact : lydie.lane@unige.ch
Cours : Data mining for protein function prediction: Fonctionathon
Cursus : Bachelor
Nombre d'étudiant-es : < 25
Innovations utilisées :
Impliquer dans la Recherche
Problématique :
Responsabiliser
Faculté : Médecine
Description du Projet
Situation de départ

L’équipe enseignante travaille dans le domaine de la recherche bio-informatique. Elle cherche à prédire les fonctionnalités des protéines humaines à partir des informations publiques résultant d’expériences à large échelle de génomique, transcriptomique et protéomique. Elle fait partie d’un consortium de recherche international (International Human Proteome Organization) et maintient la plateforme de connaissances neXtProt sur les protéines humaines. NeXtProt répertorie les 20’000 gènes de l’être humain impliqués dans la genèse des protéines. Pour la majorité de ces gènes, la fonction protéinique est connue, mais il reste une partie des protéines (10%) dont on ne connait pas encore la fonction. L’objectif de recherche est alors d’investiguer ces gènes et d’émettre des hypothèses sur la fonction des protéines.

L’objectif de l’équipe enseignante était de sensibiliser ses étudiant-es à la Recherche en bio-informatique dès le Bachelor, elle a pour cela utilisé une approche dite “CURE” (Course-based Undergraduate Research Experiences) où les étudiant-es sont mobilisés activement dans des projets de recherche. C’est en partant de l’observation du succès de ces dispositifs et de l’intérêt de l’objet de recherche que l’équipe enseignante a mis en place un dispositif du même type qu’elle a appelé Fonctionathon orientée vers l’exploration des protéines humaines dont les fonctions ne sont pas encore connues.


Mise en place et déroulement du projet

Concrètement, l’équipe enseignante sélectionne à partir de la base de données neXtProt quelques gènes (entre 3 et 7) codant pour des protéines dont la fonction est encore inconnue. Les étudiant-es sont ensuite regroupés par trinôme pour travailler sur un gène en particulier. Les groupes peuvent donc être amenés à travailler chacun sur un gène en particulier ou à travailler sur un même gène en fonction de la proposition de l’équipe enseignante. Les groupes sont composés de manière aléatoire, sauf pour certains étudiant-es qui expriment d’emblée leur volonté de travailler ensemble. La distribution du sujet pour chaque groupe est aléatoire.

L’équipe enseignante est composée de trois tuteurs/trices qui coordonnent les groupes d’étudiant-es et suivent leur travail tout au long de l’enseignement. Celui-ci est organisé par une alternance de cours théoriques permettant de délivrer la matière de base nécessaire pour le travail demandé et de travaux pratiques (TP) où les étudiant-es avancent leur travail de recherche. Après quelques cours théoriques, le reste des séances sont essentiellement dédiées aux travaux de recherche et d’exploration.

Chaque groupe d’étudiant-es a pour mission de collecter dans différentes ressources des indices sur la fonction de la protéine produite par ce gène. Ce travail d’exploration mené par les étudiant-es leur permet in fine d’émettre une hypothèse de recherche sur la fonctionnalité de la protéine en question. L’équipe enseignante délivre une feuille de route pour guider les groupes dans la méthodologie de travail et de recherche et les informe des outils à leur disposition. Il existe trois grandes rubriques d‘outils pour réaliser des investigations : la littérature (moteurs de recherches de référence, par exemple PubMed), les bases de données (plus de 2’000 plus ou moins spécialisées, par exemple Human Protein Atlas) et les sites de prédicteurs (programmes qui prédisent la structure tridimensionnelle des protéines sur la base de leur séquence par exemple, ou bien leur localisation dans la cellule). Les groupes sont aidés et guidés dans leur travail pour qu’ils ne se noient pas dans la masse d’information à disposition. Ils sont encouragés à garder un esprit critique sur les outils qu’ils découvrent et à interroger leurs limites. L’important est qu’ils puissent utiliser une méthodologie de travail fiable pour obtenir les bonnes informations en paramétrant correctement les outils choisis. Pour transcrire les résultats de leurs investigations et rédiger leurs hypothèses, les étudiant-es travaillent sur un document partagé avec Google Docs (l’alternative institutionnelle OneDrive convient également).

Pour l’évaluation du cours, en plus d’un quizz pour la partie théorique (1/4 de la note pour la partie qcm), chaque trinôme doit défendre lors d’une présentation orale (3/4 de la note pour la partie recherche) son hypothèse sur la fonction de la protéine qu’il a investiguée. Lors de cette présentation de 10 minutes, chaque groupe d’étudiant-es va ainsi avoir l’opportunité d’expliciter au reste de la classe sa démarche, ses choix d’outils et les d’éventuelles contre-hypothèses possibles. Le trinôme va être également amené à répondre aux questions posées par l’équipe enseignante.

Les travaux des groupes sont repris par l’équipe enseignante pour vérification et le contenu est réinjecté dans la communauté de recherche scientifique. Les hypothèses émises par les groupes peuvent ainsi faire l’objet d’articles scientifiques rédigés par l’équipe enseignante. Les étudiant-es sont fortement encouragées à participer à cette rédaction. Les hypothèses publiées pourront ainsi être reprises et investiguées par des équipes de recherches. Si ces hypothèses sont validées expérimentalement, les données viendront enrichir la plateforme neXtProt.


Retour et conseils sur la mise en place d'un tel projet

L’enseignement a été mis en place en 2019 et depuis, il évolue constamment en tenant compte des retours des étudiant-es. Par exemple, à la mise en place, la partie théorique du cours était donnée en bloc au début de l’enseignement. Les étudiant-es ont manifesté leur intérêt d’être plongé-es plus rapidement dans la pratique. Le cours propose donc une alternance de séances pour que les aspects théoriques soient donnés sur plusieurs séances et que les étudiant-es puissent tout de suite utiliser les outils abordés. Cela permet également de mieux guider les étudiant-es sur la pratique de la méthodologie et éviter qu’ils/elles ne se perdent dans des considérations trop abstraites.

L’équipe enseignante relève le succès du dispositif sur l’engagement des étudiant-es et leur motivation qui est maintenue tout au long de l’enseignement. Elle souligne qu’il est important de trouver un juste milieu entre l’autonomie d’exploration qui est donnée aux groupes de travail et le cadrage méthodologique qui est nécessaire pour éviter que les étudiant-es perdent de vue leur objectif. La théorie sur la méthodologie de recherche et l’accompagnement restent donc très importants pour le maintien de l’esprit critique et une bonne orientation vers leur objet de recherche.

Pour éviter de “frustrer” les étudiant-es à effectuer une recherche en vain, le choix des gènes proposé n’est pas aléatoire. L’équipe enseignante effectue une recherche rapide au préalable et sélectionne de “bons candidats” pour lesquels des éléments permettant d’étayer des hypothèses sont bien présents via les différents outils proposés dans le cadre du cours.

L’équipe enseignante relève également qu’elle est agréablement surprise de la qualité des présentations orales délivrées par les étudiant-es sur le plan didactique et l’usage scientifique de l’expression écrite. Les étudiant-es bénéficient en effet de cours adaptés sur la communication scientifique écrite et orale dès le début de leur cursus.


Avis des étudiant-es

“J’ai bien apprécié le fait faire des recherches en groupe et d’avancer à notre ryhtme”

“Les cours théoriques et pratiques devraient se chevaucher”

“Les enseignants étaient très disponibles et nous ont guidés le long de notre recherche.”

Fichiers multimédias annexes