BASE BioArray Software Environment (BASE) est une base de données permettant de gérer l importante quantité de données générées par des analyses de bio-puces. BASE gère les informations biologiques, les données brutes et les images. BASE possède également des outils de normalisation, de visualisation et d analyse des données. Il est important de noter que tous les fichiers fournis en entrée à BASE doivent être de type fichier texte tabulé. Taper l adresse http://serveur dans la barre url du navigateur Internet d un des ordinateurs de la plate-forme. S identifier en saisissant son nom d utilisateur et son mot de passe. Alors la fenêtre suivante s affiche : Vous avez alors accès à un ensemble de fonctionnalités explicitées ci-dessous : Fonctions générales : Il est possible de trier (par ordre croissant / décroissant) les colonnes des tableaux affichés dans BASE, en cliquant sur l en-tête de colonne. Seules les colonnes dont l en-tête apparaît en bleu peuvent être utilisés pour trier les tables. Une fonctionnalité de filtre / recherche est disponible dans une variété de pages de BASE : Vous pouvez enregistrer vos filtres en précisant leur nom puis en cliquant sur le bouton «ok» :
REPORTERS = sondes Dans BASE, les sondes (gènes) qui sont déposées sur les lames sont appelées «Reporters». Pour visualiser l ensemble des sondes créées dans BASE, cliquez sur le sous-menu Reporters du menu Reporters: Chaque sonde doit avoir un «reporter ID» (identifiant unique). Les reporters sont crées automatiquement à l ajout de plaques ou de lames (voir «ARRAY LIMS»). ARRAY LIMS (Laboratory Information Management System) On peut y intégrer des informations sur la disposition du matériel biologique dans les plaques, l annotation des puits ainsi que sur la production des lames. Pour créer ou visualiser les plaques et lames créées dans BASE, cliquez sur le menu ARRAY LIMS : Le lien Plate file formats permet de définir un nouveau format de type de plaque correspondant à la structure du fichier fourni en entrée.
Le sous-menu Plate types est utile pour définir et visualiser le type de plaque que l on va utiliser (nom, nombre de puits, ). La rubrique Plates permet de charger les plaques dans BASE en indiquant quelle sonde il y a dans chaque puits de chaque plaque, et de lister les plaques disponibles par type de plaque. Ceci n est valable que dans le cas où les lames sont fabriquées sur la plate-forme p3s. Le sous-menu Reporter search permet de rechercher et de visualiser une partie ou l ensemble des reporters (sondes) existants. Pour créer dans BASE les lames commerciales utilisées, il faut définir le format du fichier.gal fourni, puis le design de la lame : - La rubrique Reporter map formats permet de préciser le format du fichier.gal fourni (description de chaque reporter). - Le sous-menu Array designs permet de définir le design de la lame et d ajouter les reporters de cette lame dans BASE (fichier.gal). On peut créer un design de lame à partir des plaques utilisées par le robot spotter qui a fabriqué la lame (schéma de production), ou directement à partir des lames commerciales. Lorsqu il s agit de lames commerciales, il faut tout d abord cliquer sur «New array design», remplir les champs puis cliquer sur «Accept and add reporter map». - Le sous-menu Array prints permet de visualiser toutes les puces disponibles. Pour saisir les puces, il faut cliquer sur «new print». Cela permet de définir le nom de la puce (ex : livraison 10102003 = 3 lames). Puis cliquez sur «add arrays» pour ajouter ces lames (ne pas oublier de saisir les codes-barres de chaque lame). Les références de ces lames seront utilisées dans les hybridations. En résumé, Array slide correspond à l identificateur de la lame, Array print correspond à l identificateur de la lame spottée et Array design correspond à l identificateur du plan de dépôt sur la lame. Reporter map formats Définir le format du fichier.gal fourni Array designs Définir le design de la lame et ajout des reporters Array prints Visualiser et saisir les puces
BIOMATERIALS Cette partie de la base de données permet de définir et visualiser les échantillons biologiques (cibles), ainsi que les étapes d extraction et de marquage. Des informations comme les quantités de matériel biologique et les différents protocoles utilisés peuvent être sauvegardées. Le sous-menu Sample Origins permet de définir le nom de l organisme auquel appartient cet échantillon. Pour créer un nouvel organisme, il suffit de cliquer sur le bouton «Add new organism». Il est bien entendu possible de définir des sous-niveaux pour un organisme donné, afin de différencier les différents types de tissus dont sont issus ces échantillons (cliquer sur le bouton «Add child»). Lorsque vous souhaitez créer les niveaux et sous-niveaux pour un organisme donné, veuillez vous référer au site suivant afin d utiliser le vocabulaire adéquat: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=retrieve&db=mesh&list_uids=1000048 &dopt=full Le sous-menu Sample Annotations permet d annoter les échantillons, c est-à-dire de renseigner diverses informations sur les échantillons comme par exemple leur lieu de rangement, les conditions de stockage, la température, etc. Pour cela, il faut cliquer sur «Add sample annotation type», remplir les différents champs, puis cliquer sur le bouton «Accept». La rubrique Samples permet de visualiser les échantillons biologiques. A partir d un échantillon vous pourrez commencer l extraction et le marquage associé grâce à l étape d hybridation à laquelle peuvent être associées des images et des données brutes. - Pour visualiser des informations basiques à propos de chaque échantillon crée, cliquer sur le lien «Normal view». - Pour visualiser chaque échantillon et comment ils sont annotées, cliquer sur le lien «Annotation view». - Pour visualiser le détail concernant un échantillon donné, cliquer sur le nom de cet échantillon. - Pour ajouter un échantillon biologique, il faut cliquer sur «Add sample». Si vous avez défini des sous-catégories pour l organisme concerné (par exemple le type de tissu concerné) (voir le sous-menu Sample origins), vous pouvez ici choisir la catégorie et les sous-catégories auxquelles cet échantillon appartient. Après avoir rempli tous les champs, référencé l organisme concerné ainsi que les éventuelles annotations associées, cliquer sur le
bouton «Accept and annotate» pour annoter cet échantillon, puis cliquer sur «Accept and extract». La rubrique Extract permet de créer un nouvel extrait à partir d un échantillon donné. Les extraits sont crées à partir des échantillons et sont utilisés pour créer les extraits marqués. Il faut pour cela renseigner le nom, le protocole et la date de l extraction. Notons que toutes les informations concernant cette rubrique possèdent une extension «.l» suivie du numéro de l extraction. Vous pouvez aussi accéder à cette rubrique Extract : - en sélectionnant l échantillon qui vous intéresse parmi ceux listés dans la rubrique Samples, et en cliquant sur le lien présent dans la colonne «Extracts», - ou en cliquant directement sur la rubrique Extract puis en sélectionnant l échantillon à partir duquel vous souhaitez créer votre extrait. La rubrique Label permet de renseigner le nom des marqueurs disponibles (Cy3, Cy5, H3, S35). Les marqueurs sont utilisés dans BASE lorsque l on crée les extraits marqués. Le sous-menu Labeled Extracts permet de renseigner le nom, le protocole et la date du marquage. Les extraits marqués sont utilisés dans BASE lorsque les hybridations sont créées. Notons que toutes les informations concernant cette rubrique possèdent par défaut une extension «.e» suivie du numéro du marquage. Vous pouvez accéder à cette rubrique : - en sélectionnant l extrait pour lequel vous voulez créer un extrait marqué dans la rubrique Extracts, et en cliquant sur le lien présent dans la colonne «Labeled Extracts», - ou en cliquant directement sur la rubrique Labeled Extracts puis en sélectionnant l extrait à partir duquel vous souhaitez créer votre extrait marqué. La rubrique Protocols regroupe l ensemble des protocoles utilisés pour vos manipulations de microarrays. HYBRIDIZATIONS La partie HYBRIDIZATION est le nœud central de BASE puisqu elle relie les matériels biologiques avec les lames et plaques utilisées, et avec l analyse des données. Il faut tout d abord créer un format de fichier résultat, via la rubrique Result file formats.
Le sous-menu hybridizations permet d associer un ou deux extraits marqués à une hybridation et à une lame. Tout d abord, il faut charger dans BASE les images (.tiff) associées à votre expérience, correspondant aux scans de votre lame. Pour cela, cliquez sur «My files» dans le menu upload, et chargez une par une les images scannées correspondant à votre expérience ( précisez le nom et le chemin d accès à votre fichier image puis cliquez sur le bouton «parcourir»), puis cliquez sur «upload it». Puis, il faut saisir les infos sur l hybridation, c est-à-dire préciser les extraits marqués ainsi que les quantités utilisées pour cette hybridation. Il est aussi possible de préciser sur quelle lame on hybride en cochant la case «yes» de la ligne «use array production end» : cocher «yes» pour accéder au stock de lames. La ligne «array slide» apparaît alors. Elle permet de préciser la lame sur laquelle on hybride (puis sélectionner «delete after use»). Puis, cliquez sur le bouton «accept and add image set» pour associer à cette manipulation une Image sets par même PMT scanné, canaux cy3/cy5. Une «Image sets» représente le scan de la lame et inclut des informations à propos du scanner utilisé, de la date de scan, et des images associées. Remarque : Dans BASE, les ratios pour les lames marquées avec deux fluorochromes ou deux radio-isotopes sont calculés comme ch1/ch2 (canal1/canal2). Cela suggère que vous choisissiez correctement ce que vous nommez «Labeled extract ch1» (ex : échantillon) et «Labeled extract ch2» (ex : référence). Pour ajouter un fichier résultat associé à l image scannée : - cliquez sur le lien «Upload result file» dans la rubrique Image sets, - ou cliquez sur le lien «New» de la colonne «Raw data sets» de la table «Image sets» de votre hybridation (après avoir sélectionné l hybridation adéquate), dans la rubrique Hybridizations. Remarque : Un «Raw data sets» (contient les données sélectionnées à partir d un fichier résultat) est automatiquement crée chaque fois que vous ajoutez un fichier résultat associé à l image scannée. Il vous faut sélectionner le format de fichier adéquat avant d ajouter votre fichier résultat.
La rubrique Scanners permet d ajouter un nouveau scanner (nom et version du scanner). La rubrique Image Processors correspond aux logiciels d analyse d images utilisés pour créer les images de microarrays (ex : GenePix). Cette option peut être utile pour décrire comment vos données de microarrays sont générées. La rubrique Result file formats est utilisée quand les fichiers résultats (.gpr) sont ajoutés aux images, c est-à-dire quand les «Raw data sets» sont crées. La rubrique Protocols regroupe l ensemble des protocoles utilisés pour vos manipulations de microarrays. UPLOADS Cette partie est utilisée pour charger les fichiers dans BASE. Une fois chargés dans BASE, ces fichiers sont accessibles à partir de toutes les autres sections de BASE. Cette section est désignée comme une section temporaire de stockage pour les fichiers qui ne sont pas encore associés ou utilisés à leur fin. La rubrique My files permet de lister les fichiers que vous avez chargés. La rubrique Others files permet de lister les fichiers qui appartiennent à d autres utilisateurs et qui ont été partagés avec vous. ANALYZE DATA Rubrique Raw data set : un «Raw data set» contient les données sélectionnées à partir d un fichier résultat (.gpr). Pour analyser des données dans BASE, vous devez commencer par sélectionner un ou plusieurs «Raw data set» pour pouvoir travailler avec ces données. Avant de pouvoir ajouter un fichier résultat, il faut que le fichier de format adéquat soit crée (section HYBRIDIZATIONS, partie Result file formats). Pour ajouter un fichier résultat associé à l image scannée : - cliquez sur le lien «Upload result file» dans la rubrique Image sets - ou cliquez sur le lien «New» de la colonne «Raw data sets» de la table «Image sets», dans la rubrique Hybridizations. Remarque : un «Raw data sets» (contient les données sélectionnées à partir d un fichier résultat) est automatiquement crée chaque fois que vous ajoutez un fichier résultat associé à l image scannée. Cliquez sur le bouton «delete after use» pour effacer ce fichier de la section UPLOADS. Pour créer les spot-images c est-à-dire l association de l image de chaque spot avec le descriptif du gène concerné, cliquez sur le «Raw data sets» qui vous intéresse dans la rubrique Raw data sets. Cliquez ensuite sur le lien «Create» en face du champ «Spot images», sélectionner l image, ainsi que la fonction «Use for Jpeg» ( = Yes) pour cette image, et enfin cliquez sur le bouton «Generate spot images». Le champ «Spot image size» se réfère à la largeur et à la hauteur des spots (ex : si le diamètre moyen des spots est de 100 µm et que vous avez scanné la lame avec une résolution de 10 µm, les spots ont un diamètre moyen de 10 pixels. Comme la valeur saisie doit être un multiple de 8, la valeur appropriée est 16). Le champ «Scale for coordinates» correspond à la résolution utilisée pendant le scan. Au lieu de saisir un à un la valeur des champs «Spot image size», «Scale for coordinates», vous pouvez aussi cliquer sur le bouton «Get data from header». Remarque : Le champ «Index of Ch1 TIFF» doit être égal à 3. Le champ «Index of Ch2 TIFF» doit être égal à 4.
Rubrique Experiments : dans BASE, une expérience est une collection de «Raw data sets». Elle est associée aux étapes d analyses de données réalisées sur ces «Raw data sets». Lorsque vous créez une expérience dans BASE, il vous faut saisir un nom pour cette nouvelle expérience, ainsi que le nombre de canaux (2 dans le cas de Cy3/Cy5 et H3/S35) utilisés pour les données que vous planifiez d utiliser dans cette expérience. Avant de pouvoir commencer l analyse de vos données, il vous faut ajouter à votre expérience des «Raw data sets». Pour cela, créez votre expérience dans la rubrique Experiments ; puis cliquez sur le lien Raw data sets de la section ANALYZE DATA et sélectionnez les «raw data sets» que vous souhaitez ajouter à cette expérience (en cochant la case AN concernée), puis sélectionnez l expérience concernée et cliquez sur «Go».
Une fois que les «raw data sets» ont été associés à une expérience donnée, la page Experiments est mise à jour. Vous pouvez alors vérifier que les «raw data sets» sont bien associés à l expérience, en regardant le contenu de la colonne «Experiments» de la rubrique Raw data sets. Lorsque vous analysez des données dans BASE, vous travaillez avec des BioAssays plutôt qu avec des «Raw data sets». Un «BioAssay» se compose uniquement des valeurs d intensité pour chaque canal. Un BioAssaySet est une collection d un ou plusieurs BioAssays (= expérience biologique). Les BioAssays sont crées quand le BioAssaySet est crée. Lorsque vous créez un BioAssaySet, vous décidez en quoi consistent les intensités des BioAssays, c est-à-dire s il s agit de l intensité corrigée du bruit de fond ou non, quelle est la correction du bruit de fond appliquée, et si vous souhaitez utiliser les valeurs médianes ou moyennes pour ces intensités). Pour créer un BioAssaySet : pour une expérience donnée, dans la rubrique Experiments, cliquez sur l onglet «Raw data sets» puis sélectionnez un ou plusieurs «Raw data sets» en cochant la ou les cases «AN» adéquates (sélectionnez tous les «Rawdata sets» d une même expérience). Puis entrez le nom du BioAssaySet à créer, la façon dont vous souhaitez que les intensités soient calculées (médiane ou moyenne pour l intensité et le bruit de fond) et enfin cliquez sur le bouton «Go». Chaque «Raw data set» sélectionné sera donc transformé en un BioAssay, et tous les BioAssays d une même expérience seront donc inclus dans le même BioAssaySet. Dans la rubrique Experiments, pour une expérience donnée, il existe 4 onglets : - Info contient la description de l expérience - Raw data sets contient la liste des «Raw data sets» inclus dans cette expérience - Reporter lists contient la liste des reporters. - Analysis steps permet de réaliser la plupart des actions d analyse de données dans BASE : filtres sur vos données, exécution des plug-ins et affichage de vos données en utilisant
différents outils de visualisation. Chaque fois qu un BioAssaySet est crée, il est visible sous cet onglet, avec la liste des BioAssays associés. A partir d un BioAssayset donné, vous pouvez utiliser les fonctions suivantes : - fonction Filter :vous pouvez filtrer vos données en utilisant le lien «Filter» afin de visualiser la fenêtre suivante : Vous pouvez sauvegarder les filtres ainsi appliqués (champ «Save current as a new preset»), ainsi que le nouveau BioAssaySet (contient les données filtrées) crée par cette étape de filtrage de vos données. Remarque : utiliser un «.» pour séparer le nombre entier de sa décimale( ex : 1.5), et non pas une «,». Exemple : pour filtrer les données dont la valeur de «log2 ratios» est plus grande que 1.5 ou plus petite que 1.5, saisir :
- fonction Run app : vous pouvez lancer une application sur les données d un BioAssaySet (normalisation, clustering) en cliquant sur le lien «Run App». Pour cela, il vous faut sélectionner le plug-in concerné, cliquer sur le bouton «Continue», puis saisir le «job name», les valeurs des paramètres éventuels, et enfin cliquer sur le bouton «Start job». - fonction Export data pour exporter vos données. - fonction EExplorer : en cliquant sur ce lien, vous pouvez afficher n importe quel BioAssaySet et son contenu (reporter courant avec ses valeurs d intensité, ou autre reporter en cliquant sur le bouton «Reporter search») : Rubrique Plug-ins : cette rubrique contient la liste de toutes les applications (plug-ins) disponibles dans BASE : - Hierarchical clustering : La classification hiérarchique consiste à fournir un ensemble de partitions en classes de moins en moins fines obtenues par regroupements successifs de parties. L'arbre est obtenu dans la plupart des méthodes de manière ascendante: on regroupe d'abord les deux individus les plus proches, il ne reste plus que n-1 objets et on itère le processus jusqu'a regroupement complet. - MDS : La graduation multidimensionnelle est une manière non linéaire de réduire la dimensionnalité d'un jeu de données. - PCA : Analyse en composante principale. - Normalisation par rapport à la médiane. - Normalisation Lowess. Remarque : ces applications sont exécutées à partir de la fonction Run App disponible à partir de l onglet «Analysis steps» de la rubrique Experiments.