TarBio - Logiciel d'Analyse de Pureté Génétique

Application de bureau pour calculer la similarité génétique et la pureté des échantillons de laboratoire contre des bases de données génotype × marqueur. Avec visualisation heatmap et export Excel/JSON.

LOGICIEL D'IDENTIFICATION DE GÉNOTYPE ET DE PURETÉ

Résumé

Le Logiciel d'Identification de Génotype et de Pureté (Logiciel TarBio de Pureté Génétique) est une solution d'application de bureau développée pour calculer la similarité génétique et la pureté des échantillons de laboratoire par rapport aux bases de données génotype × marqueur. Le logiciel permet la comparaison des échantillons avec les génotypes de référence, la détection des groupes de similarité entre génotypes et la génération de matrices de similarité par paires (cartes thermiques). Les résultats sont présentés numériquement et visuellement (graphiques/cartes thermiques) ; ils peuvent également être exportés vers Excel/JSON.

Mots-clés : génotype, marqueur, analyse de pureté, analyse de similarité, empreinte digitale, carte thermique

1. Introduction

La vérification des variétés et la détermination de la pureté génétique dans le matériel végétal/organisme sont d'une importance critique pour la production de semences, les études de sélection et le contrôle qualité. Ce logiciel automatise la comparaison des données de marqueurs obtenues en laboratoire (par ex. SSR/STR, etc.) avec les génotypes de référence prédéfinis, produisant des résultats rapides et reproductibles.

2. Objectifs et Exigences du Logiciel

Création et édition de bases de données génotype × marqueur
Capacité de stocker autant de marqueurs et génotypes que nécessaire (architecture évolutive)
Saisie de nouvelles données d'échantillons et comparaison automatique de chaque échantillon avec tous les génotypes de référence
Calcul du pourcentage de correspondance ; également regroupement des génotypes parfaitement correspondants
Génération de matrices de similarité par paires et création de cartes thermiques
Import/export de données au format Excel/JSON
Interface conviviale : les noms de génotypes, noms de marqueurs et valeurs de marqueurs doivent être facilement modifiables

3. Méthodologie (Algorithmes)

3.1. A — Analyse de Pureté Variétale

Entrée : un échantillon et les génotypes de référence (liste de génotypes) dans la base de données
Méthode : Les marqueurs non nuls (présents) dans l'échantillon sont sélectionnés. Pour chaque génotype de référence, la comparaison est effectuée avec les valeurs de marqueurs aux mêmes indices. Le nombre de marqueurs correspondants est compté. Pourcentage de correspondance = (marqueurs_correspondants / marqueurs_totaux_comparés) × 100. Les résultats sont triés du pourcentage de correspondance le plus élevé au plus bas.
Note : S'il n'y a pas de marqueurs valides dans l'échantillon à comparer, l'analyse ne peut pas être effectuée.

3.2. B — Analyse de Similarité entre Variétés

Entrée : liste de tous les génotypes
Méthode (Technique d'Empreinte Digitale) : Les valeurs de marqueurs de chaque génotype sont converties en chaîne (les valeurs nulles sont représentées par 'N'). Les génotypes avec exactement la même chaîne sont regroupés — cela fournit des groupes avec 100% de similarité. Des groupes résultants, le plus grand groupe similaire et les autres groupes similaires sont séparés des génotypes uniques (singletons).
De plus, une matrice peut être générée en calculant le pourcentage de similarité sur les marqueurs communs remplis entre chaque paire de génotypes (pour la carte thermique).

3.3. Matrice de Similarité par Paires

Pour chaque paire de génotypes, seuls les marqueurs remplis dans les deux génotypes sont comparés. Le ratio de marqueurs correspondants au nombre de marqueurs communément comparables est calculé et converti en pourcentage. S'il n'y a pas de marqueurs communs remplis, la similarité est supposée être 0. La sortie peut être utilisée comme liste de similarité par paires ou matrice NxN.

4. Interface et Flux de Travail (Scénario d'Utilisation)

Écran d'accueil : Nom du logiciel, brève description, chargement de la source de données (Excel/JSON), sélection du type d'analyse
Gestion de base de données : Le nombre de génotypes, les noms de génotypes, le nombre de marqueurs, les noms de marqueurs et les valeurs de marqueurs pour chaque génotype sont modifiables. L'ajout/suppression de marqueurs et génotypes doit être dynamique.
Gestion des échantillons : Plusieurs échantillons peuvent être ajoutés, chacun ajusté selon le nombre de marqueurs dans la base de données.
Sélection d'analyse : "Pureté Variétale" ou "Similarité Variétale"
Résultats :
Pureté : Pourcentages de correspondance triés par génotypes de référence pour chaque échantillon
Similarité : Groupes exactement correspondants (groupes d'empreintes digitales), plus grand groupe, génotypes uniques
Carte thermique : Visualisation créée en utilisant la similarité par paires
Export : Excel (structure de tableau appropriée) et JSON. Le support de rapport PDF est optionnel.

5. Protocole de Validation et de Test

Tests unitaires :
Analyse de pureté : échantillon avec certains marqueurs nuls vs. références complètement remplies. Comparaison avec les pourcentages attendus.
Analyse de similarité : ensembles de génotypes exactement et partiellement correspondants.
Tests d'intégration : Test du flux de chargement de données via l'interface -> exécution de l'analyse -> export.
Validation avec données réelles : Les résultats des échantillons du laboratoire doivent être comparés aux références connues.

6. Résultats et Discussion

Le logiciel accélère les analyses de routine telles que la vérification de génotype et l'évaluation de pureté tout en réduisant les erreurs humaines. L'analyse uniquement des marqueurs communs remplis pour les échantillons avec données partielles fournit des métriques fiables même dans les situations de données manquantes. La méthode d'empreinte digitale est une approche simple et puissante pour la détection de correspondance exacte ; cependant, des statistiques supplémentaires (par ex. poids spécifiques, seuils de score de similarité) peuvent être nécessaires pour interpréter les similarités partielles.

7. Améliorations Futures

Notation plus avancée pour les correspondances partielles (par ex. similarité de Jaccard, pondération de similarité)
Rapports d'intervalles de confiance statistiques et de tolérance d'erreur
Analyses par lots d'échantillons multiples et intégration de clustering (hiérarchique/k-means)
Automatisation des rapports et intégration des systèmes de gestion d'information de laboratoire (LIMS)

8. Guide d'Utilisation de l'Application (Bref)

Créer base de données : Déterminer le nombre de génotypes et marqueurs ; saisir les noms de génotypes et noms de marqueurs ; ajouter les valeurs de marqueurs pour chaque génotype.
Ajouter échantillons : Ajouter autant de lignes que le nombre d'échantillons et saisir les valeurs de marqueurs.
Sélectionner analyse : "Pureté" ou "Similarité". Quand "Pureté" est sélectionné, une comparaison avec les références est faite pour chaque échantillon. Quand "Similarité" est sélectionné, les génotypes sont séparés en groupes exactement correspondants et/ou la similarité par paires est calculée.
Examiner les résultats, visualiser sous forme de graphique et tableau, exporter vers Excel/JSON selon les besoins.