{"id":2996,"date":"2017-02-13T11:00:48","date_gmt":"2017-02-13T16:00:48","guid":{"rendered":"http:\/\/bioinfo.iric.ca\/?p=2996\/"},"modified":"2017-04-29T16:29:23","modified_gmt":"2017-04-29T20:29:23","slug":"criblage-chimique-evaluation-de-la-sensibilite-aux-molecules","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/criblage-chimique-evaluation-de-la-sensibilite-aux-molecules\/","title":{"rendered":"Criblage chimique: \u00e9valuation de la sensibilit\u00e9 aux mol\u00e9cules"},"content":{"rendered":"

L\u2019\u00e9tude de la r\u00e9ponse cellulaire face \u00e0 un compos\u00e9 chimique est cruciale au d\u00e9veloppement de nouvelles mol\u00e9cules th\u00e9rapeutiques. Une telle analyse se fait g\u00e9n\u00e9ralement par exp\u00e9rience de criblage, o\u00f9 les cellules (sp\u00e9cifiques \u00e0 une maladie, telle la leuc\u00e9mie) sont expos\u00e9es aux compos\u00e9s chimiques d\u2019int\u00e9r\u00eat pour diff\u00e9rentes concentrations. La r\u00e9ponse ou la sensibilit\u00e9 de ces cellules est conventionnellement quantifi\u00e9e par la valeur de l\u2019IC<\/span>50 <\/sub><\/span>ou de l\u2019EC<\/span>50<\/sub><\/span>. Voici quelques notions importantes \u00e0 garder en t\u00eate lorsque nous analysons ces valeurs.<\/span><\/p>\n

IC<\/b><\/span>50<\/sub><\/b><\/span>\/EC<\/b><\/span>50<\/sub><\/b><\/span> : estimation de la valeur relative
\n<\/b><\/span>L\u2019IC<\/span>50<\/sub><\/span> (de l\u2019anglais inhibitory concentration<\/i>) est la concentration pour laquelle la r\u00e9ponse est la moiti\u00e9 de celle du contr\u00f4le. Comme son nom l\u2019indique, cette valeur est applicable lorsque la r\u00e9ponse analys\u00e9e est l\u2019effet inhibiteur de la mol\u00e9cule. Lorsque la r\u00e9ponse analys\u00e9e correspond plut\u00f4t \u00e0 l\u2019activit\u00e9 de la mol\u00e9cule, au niveau de la croissance cellulaire par exemple, il est alors question d\u2019EC<\/span>50<\/sub><\/span> (de l\u2019anglais effective concentration<\/i>). Cette valeur est donc la concentration pour laquelle la r\u00e9ponse est la moiti\u00e9 de la r\u00e9ponse maximale.<\/span><\/p>\n

<\/a>

Figure 1. R\u00e9pr\u00e9sentation graphique des\u00a0IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50<\/sub><\/span> absolu et relatif. La courbe repr\u00e9sente le % d’inhibition d’un compos\u00e9 chimique selon sa concentration: la r\u00e9ponse-50% correspond alors \u00e0 l’EC<\/span>50<\/sub><\/span>. Les contr\u00f4les positif et n\u00e9gatif servent \u00e0 d\u00e9terminer l’IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50<\/sub><\/span> absolu, tandis que le contr\u00f4le n\u00e9gatif et l’inhibition maximale exp\u00e9rimentale servent \u00e0 d\u00e9terminer l’IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50<\/sub><\/span> relatif. (Adapt\u00e9 de Sebaugh)<\/p><\/div>\n

Lorsque le mod\u00e8le log-logistique \u00e0 4 param\u00e8tres est utilis\u00e9 pour estimer la r\u00e9ponse-50%, il faut garder en t\u00eate que la valeur du param\u00e8tre c<\/i> est en fait l\u2019IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50 <\/sub><\/span>relatif. Relatif puisque l\u2019estimation correspond \u00e0 la valeur \u00e0 mi-chemin entre les r\u00e9ponses maximales et minimales: le param\u00e8tre c <\/i>est alors grandement d\u00e9pendant de l\u2019estimation des param\u00e8tres a <\/i>et d<\/i>.<\/span><\/p>\n

$$r\u00e9ponse = \\frac {a-d} {1 + 10^{b \\cdot {\\left( \\log_{10} c-{\\log_{10} concentration}\\right )}}} + d$$
\n\u00c9quation 1. Mod\u00e8le log-logistique \u00e0 quatre param\u00e8tres, d\u00e9finissant la r\u00e9ponse selon la concentration ($log_{10}$) de compos\u00e9 chimique. Les plateaux inf\u00e9rieur et sup\u00e9rieur sont d\u00e9finis par $a$ et $d$. L’IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50<\/sub><\/span>\u00a0relatif correspond \u00e0 $c$, et la pente de la courbe par $b$. Chaque param\u00e8tre est optimis\u00e9 par r\u00e9gression non-lin\u00e9aire.<\/p>\n

Pour travailler avec la valeur absolue, il faut utiliser une deuxi\u00e8me \u00e9quation prenant pour param\u00e8tres les estimations obtenues pr\u00e9c\u00e9demment. Une deuxi\u00e8me r\u00e9gression est alors n\u00e9cessaire. Le protocole exp\u00e9rimental doit aussi \u00eatre l\u00e9g\u00e8rement alt\u00e9rer, notamment par l\u2019addition de contr\u00f4les pour une r\u00e9ponse maximale (contr\u00f4les positifs). Sebaugh d\u00e9crit bien la d\u00e9marche \u00e0 suivre<\/a>. <\/span><\/p>\n

Donc, lorsque nous analysons la courbe dose-r\u00e9ponse pour un compos\u00e9 donn\u00e9e, il est important de regarder l\u2019IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50 <\/sub><\/span>dans un contexte plus large que sa simple valeur. Par exemple, l\u2019absence d\u2019un plateau sup\u00e9rieur \u00e9vident pourrait indiquer un IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50 <\/sub><\/span>sup\u00e9rieur \u00e0 sa \u201cvraie\u201d valeur. Sebaugh d\u00e9clare qu\u2019il faut un minimum de 2 concentrations<\/a> sur chacun des plateaux<\/a> pour assurer un IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50 <\/sub><\/span>relatif pr\u00e9cis. La s\u00e9lection du nombre et des valeurs des concentrations est alors cruciale.<\/span><\/p>\n

<\/a>

Figure 2. Repr\u00e9sentation des effets du nombre de concentrations pr\u00e9sent sur le plateau sup\u00e9rieur. Les plateaux sont d\u00e9finis par des points d’inflexion (lignes verticales) tel que d\u00e9crit par Sebaugh et McCray<\/a>. A.<\/strong> Le plateau inf\u00e9rieur comprend 5 concentrations, le sup\u00e9rieur 2 concentrations et l’IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50 <\/sub><\/span>relatif est estim\u00e9 \u00e0 1.57. B.<\/strong> Le plateau inf\u00e9rieur comprend 5 concentrations, le sup\u00e9rieur 1 concentration et l’IC50<\/sub><\/span>\/EC50 <\/sub><\/span>relatif est estim\u00e9 \u00e0 2.04. C.<\/strong> Le plateau inf\u00e9rieur comprend 6 concentrations, le sup\u00e9rieur 0 concentration et l’IC50<\/sub><\/span>\/EC50 <\/sub><\/span>relatif est estim\u00e9 \u00e0 15.33.<\/span>(Adapt\u00e9 de Sebaugh)<\/p><\/div>\n

Extr\u00eames fixes ou ajust\u00e9s?<\/b><\/span><\/p>\n

D\u2019un point de vue purement biologique, il est justifiable de vouloir fixer les valeurs des r\u00e9ponses minimale et maximale avant le processus d\u2019optimisation: il est vrai qu\u2019\u00e0 concentration 0 le compos\u00e9 chimique ne devrait avoir aucun effet sur les cellules, et qu\u2019\u00e0 concentration infini il ne reste plus aucune cellule. Cela \u00e9tant dit, dans le dernier cas, est-il correcte d\u2019assumer que l\u2019absence de cellules est r\u00e9ellement une cause de l\u2019effet du compos\u00e9 chimique? Ce pourrait-il, qu\u2019\u00e0 concentration infinie il y ait d\u2019autres facteurs affectant la survie des cellules (un manque de nutriments par exemple)?<\/span><\/p>\n

Je trouve toujours int\u00e9ressant de commencer mon analyse en ajustant un mod\u00e8le log-logistique \u00e0 4 param\u00e8tres, c\u2019est-\u00e0-dire en ne fixant pas les r\u00e9ponses maximale et minimale. L\u2019estimation des extr\u00eames peut alors mettre en lumi\u00e8re certains aspects de l\u2019analyse. Par exemple, un minimum n\u00e9gatif pourrait indiquer qu\u2019il y ait une erreur avec le processus de normalisation des donn\u00e9es par rapport aux contr\u00f4les n\u00e9gatifs ou qu\u2019il y ait un probl\u00e8me \u00e0 m\u00eame les contr\u00f4les n\u00e9gatifs. G\u00e9n\u00e9ralement, lorsque l\u2019estimation du minimum est autours de 0, nous sommes sur une bonne voie. Maintenant, l\u2019\u00e9valuation du maximum n\u2019est pas toujours aussi \u00e9vidente: un maximum exp\u00e9rimental n\u2019atteignant\u00a0pas 100% n\u2019est pas n\u00e9cessairement mauvais. <\/span><\/p>\n

Cela \u00e9tant dit, je continue mon analyse en ajustant une deuxi\u00e8me courbe avec des extr\u00eames fixes, et une troisi\u00e8me pour laquelle seule le minimum est constant. Comparer les valeurs des diff\u00e9rents param\u00e8tres aide \u00e0 acqu\u00e9rir une meilleure compr\u00e9hension de ce que les \u201cvraies\u201d valeurs devraient \u00eatre. Il est aussi int\u00e9ressant de regarder les effets de ces param\u00e8tres fixes sur lesIC50<\/sub><\/span>\/EC50<\/sub><\/span><\/span>. <\/span><\/p>\n

Le plus important est, selon moi, de trouver un juste milieu entre ce qui biologiquement r\u00e9aliste et ce qui est math\u00e9matiquement valable.<\/span><\/p>\n

<\/a>

Figure 3. Courbes dose-r\u00e9ponse pour deux jeux de donn\u00e9es diff\u00e9rents (A et B). Les courbes bleues n’ont aucun param\u00e8tres constants lors de l’ajustement du mod\u00e8le log-logistique. Les courbes roses poss\u00e8dent une r\u00e9ponse minimale (param\u00e8tre $a$) constante \u00e0 0%. Les courbes oranges ont, quant \u00e0 elles, une r\u00e9ponse minimale et maximale constantes \u00e0 0% et 100%, respectivement. Les IC50<\/sub><\/span>\/EC50<\/sub><\/span>\u00a0<\/sub><\/span>de chaque courbe sont repr\u00e9sentation par la jonction des droites horizontale et verticale de m\u00eame couleur. A.<\/strong>\u00a0Bleue: $a = -4.07$, $d = 91.02$, $c = 2.30$ et $b = -0.75$. Rose: $a = 0.00$, $d = 90.90$, $c = 2.37$ et $b = -0.78$. Orange: $a = 0.00$, $d = 100.00$, $c = 2.47$ et $b = -0.65$. Les param\u00e8tres sont sensiblement les m\u00eames.\u00a0B.<\/strong>\u00a0Bleue: $a = -3.27$, $d = 58.08$, $c = 2.70$ et $b = -0.71$. Rose: $a = 0.00$, $d = 57.79$, $c = 2.75$ et $b = -0.81$. Orange: $a = 0.00$, $d = 100.00$, $c = 3.75$ et $b = -0.48$.\u00a0Les param\u00e8tres estim\u00e9s lorsque $a$ et $d$ sont fixes divergent grandement de ceux des deux autres courbes.<\/p><\/div>\n

Les d\u00e9cisions prises par rapport \u00e0 l’\u00e9valuation de l’efficacit\u00e9 d’un compos\u00e9 chimique sont grandement reli\u00e9 au protocole exp\u00e9rimental utilis\u00e9 lors du criblage.\u00a0Par exemple, l’ajout de contr\u00f4les positifs permet le calcul de l’IC<\/span>50<\/sub><\/span>\/EC<\/span>50<\/sub><\/span> absolu plut\u00f4t que relatif. Il est important de toujours r\u00e9viser sa m\u00e9thode d’analyse de l’efficacit\u00e9, de telle sorte que les conclusions tir\u00e9es est un fondement solide. Il est aussi int\u00e9ressant de remarquer que plusieurs publications traitent de nouvelles approches sp\u00e9cifique \u00e0 certains cas. Notamment, Hafner et al.<\/a> proposent de nouvelles m\u00e9triques tenant compte de la croissance cellulaire lors d’exp\u00e9rimentations avec de longues p\u00e9riodes d’incubation. Finalement, il est pratique d’avoir une id\u00e9e de la\u00a0m\u00e9thode d’analyse d’efficacit\u00e9 avant de commencer l’exp\u00e9rience, puisque certaines n\u00e9cessitent de l\u00e9g\u00e8res modifications au protocole exp\u00e9rimental.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

L\u2019\u00e9tude de la r\u00e9ponse cellulaire face \u00e0 un compos\u00e9 chimique est cruciale au d\u00e9veloppement de nouvelles mol\u00e9cules th\u00e9rapeutiques. Une telle analyse se fait g\u00e9n\u00e9ralement par exp\u00e9rience de criblage, o\u00f9 les cellules (sp\u00e9cifiques \u00e0 une maladie, telle la leuc\u00e9mie) sont expos\u00e9es aux compos\u00e9s chimiques d\u2019int\u00e9r\u00eat pour diff\u00e9rentes concentrations. La r\u00e9ponse ou la sensibilit\u00e9 de ces cellules est conventionnellement quantifi\u00e9e par la valeur de l\u2019IC50 ou de l\u2019EC50. Voici quelques notions importantes \u00e0 garder en t\u00eate lorsque nous analysons ces valeurs. IC50\/EC50 […]<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":11,"featured_media":3004,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"image","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"footnotes":"","jetpack_publicize_message":"","jetpack_publicize_feature_enabled":true,"jetpack_social_post_already_shared":true,"jetpack_social_options":{"image_generator_settings":{"template":"highway","default_image_id":0,"font":"","enabled":false},"version":2}},"categories":[69],"tags":[134],"class_list":["post-2996","post","type-post","status-publish","format-image","has-post-thumbnail","hentry","category-analyse-de-donnees","tag-criblage-chimique","post_format-post-format-image"],"jetpack_publicize_connections":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/wpbioinfo\/wp-content\/uploads\/2017\/02\/figures_2017_9_fev.001-e1486654208446.jpeg","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2996","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/11"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2996"}],"version-history":[{"count":12,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2996\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3014,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2996\/revisions\/3014"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3004"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2996"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2996"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/bioinfo.iric.ca\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2996"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}