A Danchin
Ordre et Dynamique du Vivant. Chemins de la Biologie Moléculaire
Le Seuil (1978) 350 pages




1980 - 1995

1993 - 1998 Cours de Biotechnologie à l'Ecole des Mines de Paris

"De l'origine de la vie à la biotechnologie"

Plan du cours

The biotech connection: dream or reality?



1994 - 1995 Cours de Microbiologie Générale de l'Institut Pasteur

"Régulation de l'expression génétique chez Escherichia coli: activation et répression du gène de l'adénylate cyclase"

2006 - 2008

• Cours de Mastère I, Evolution, Ecole Normale Supérieure 2007

  Ecole Normale Supérieure
  7 janvier 2008

  « Ce que nous apprend la structure des génomes bactériens de l'origine de la vie à la biologie synthétique »

Cours (2,6 Mo) ; compléments sur l'origine de la vie



• Cours de Mastère I, Evolution, Ecole Normale Supérieure 2007

  Ecole Normale Supérieure
  9 janvier 2007

  « Archives ou palimpsestes ? Les génomes bactériens nous parlent de l'origine de la vie »

Cours (2,9 Mo) ; compléments sur l'origine de la vie



• Cours d'Analyse des Génomes 2006-2007

  Institut Pasteur
  15 décembre 2006

  « De la biologie symplectique à la biologie synthétique : quels gènes pour faire une cellule ? »

Cours (2,6 Mo) ; Note épistémologique (en anglais) utile pour comprendre la genèse des modèles scientifiques et éviter le ridicule d'une trop grande naïveté dans la compréhension des modèles scientifiques

La métaphore alphabétique du programme génétique est poussée à ses conséquences ultimes, qui mènent à s'interroger sur les relations qui existent entre l'architecture cellulaire et l'architecture des génomes. Cela conduit à définir le cœur persistant des génomes, et les gènes qui servent à l'occupation d'une niche écologique, le cénome. Les gènes de cœur se regroupent selon un arrangement qui rappelle les étapes qui ont présidé à l'origine de la vie.

The alphabetic metaphor of the genetic programme is pushed to its limits, which pose questions on the possible relationships between the architecture of the cell and the order of genes in genomes. This permits construction of the core persistent genome, and definition of the genes that allow occupation of a niche, the cenome. The core genes cluster according to links that are reminiscent of a consistent scenario for the origin of life.

Lectures / Conférences

2006-2007

• ESF Programme on frontiers of functional genomics
  

  European Conference on Synthetic Biology ECSB07
  Design, programming and optimisation of biological systems
  Sant Feliu de Guixols, Spain
  24-29 november 2007

  «Will we be able to construct a synthetic bacterium?»

Presentation (1.3 kb)



• What are the theoretical tools most useful for understanding biological systems?
  Quels sont les outils théoriques les plus utiles pour comprendre les systèmes biologiques ?

  Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES), Bures-sur-Yvette, France
  12-15 november 2007

  « The constructor and the replicator: prerequisites for the construction of a synthetic cell »

Presentation (1.8 kb)



• Synthetic Biology 3.0 Conference

  Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zürich, Switzerland
  24-26 june 2007

  « Can we design de novo a bacterial genome »

Presentation (864 kb)

La biologie synthétique présuppose que la combinaison de briques de base (au niveau de l'ADN) placées dans un génome artificiel introduit dans une cellule réceptrice appropriée suffira à produire une usine cellulaire capable de se reproduire et d'effectuer des tâches prédéfinies. Cette vue suppose qu'une cellule vivante se comporte comme une machine de Turing qui ferait des machines de Turing. Elle suppose qu'une structure spécifique de l'ensemble données+programme peut être physiquement séparée de la machine et que le programme peut être exprimé en un réplicateur et un constructeur qui contienne une image de la machine à construire. Nous montrons que les bactéries nous fournissent un schéma de la cellule synthétique si on la débarrasse d'appendices et de tympans inutiles. En bref, un ensemble de gènes persistants (appelé le paléome, pour rappeler que sa fonction provient d'un scénario particulier de l'origine de la vie) définit les programmes du réplicateur et du constructeur, avec l'adjonction de gènes requis pour la maintenance et la réparation. Quelques règles d'organisation suggèrent qu'il existe bien une image de la cellule associée à certains gènes du paléome. Cependant le programme génétique n'est pas un texte écrit dans un monde abstrait. Il est porté par une molécule particulière, l'ADN, qui est contrainte par les lois de la physique des polymères et de la chimie. Un génome type occuperait un volume de rayon dix fois supérieur à celui de la cellule. Pouvons-nous découvrir les règles de l'organisation de l'ADN? L'analyse des mots "flous" montre que c'est possible. Nous montrons alors que nous devons prendre en compte ces contraintes, associées à celles de la transcription et de la traduction. Pour finir, nous mettons en évidence quelques règles de la vie en contexte, exactement ce qu'il nous faut prendre en compte pour créer une usine cellulaire, où un ensemble de gènes (formant le cénome) permet l'occupation d'une niche spécifique.

Synthetic biology postulates that combining biological nuts and bolts (at the level of DNA) and placing the corresponding artificial genome in an appropriate recipient cell will result in a cell factory sufficient for its own reproduction, as well as its ability to perform designed tasks. This view assumes that a living cell behaves as a Turing machine constructing Turing machines. It supposes that a specific structure of data+program can be physically separated from the machine and that the program can be expressed into a replicator and a constructor that harbours an image of the machine it will construct. We show that bacteria might provide us with a blueprint of the synthetic cell, when we strip it from unnecessary appendages, spandrels and the like. Briefly, a set of persistent genes (named the paleome, to remind us that its function evolved from a particular scenario of the origin of life) define the replicator and the constructor programs, with the important addition of genes required for maintenance and repair. Some rules of organization will be described suggesting that there may indeed be some kind of image of the cell associated to some of the genes making the paleome. However, the genetic program is not a text written in an abstract world. It is imbedded in a special molecule, DNA, that is constrained both by rules of chemistry and rules of polymer physics. A typical genome would spontaneously occupy a volume with a radius ten times larger than the radius of the cell. Can we uncover constraints of DNA organization? A first analysis of flexible words in genomes suggests that it is so indeed. We suggest that much reflection is needed to approach the way an artificial cell would be created, with particular emphasis on the organization of transcription and translation. Finally we give a few rules pertaining to developing life in context — exactly what would be the purpose of designing a cell factory, where particular sets of genes allow the cell to occupy a specific niche.

• 6th Annual International Symposium, Systems Biology and the Environment

  The Institute for Systems Biology, Seattle, USA
  22-23 april 2007

  « Archives or palimpsests? Bacterial genomes unveil a scenario for the origin of life »

Presentation (1.3 Mb)

• Transcultura International Meeting

  Order and Disorder
  Chinese Academy of Social Sciences, Beijing, China
  5-7 march 2007

  « Survivre dans un avenir imprévisible : quelques conséquences malheureuses de la génération de la diversité, et la Civilisation comme remède »

Presentation in English (772 kb)

• EAGLES Food Workshop

  Huyagang HNA Resort Hotel, Hangzhou, China
  4-5 december 2006

  « New trends in the epidemiology of emerging diseases »

Presentation (260 kb)

• Les Rencontres du Palais Thott
  Ambassade de France, Kongens Nytorv, November 23, 2006

  « Nature and Artifice: a reflection on domestication and GMOs »

Conference (628 kb)

BioCampus Conference « Public Perception of GMO »
November 24, 2006, The Old University building, Copenhagen

« An avatar of domestication: GMOs »

Summary (428 kb)       Questions and Answers on the Danish TV (DR2)

L'explosion démographique a conduit à industrialiser l'agriculture en accélérant le processus de domestication. Les organismes génétiquement modifiés représentent le dernier avatar de ce processus. Les réactions du public à cet égard sont bien compréhensibles car elles manifestent simplement le désarroi devant les changements extraordinaires subis par la Terre depuis une cinquantaire d'années. Cependant la Nature elle-même pourrait se venger des outrages que l'Homme lui fait subir, car l'Artifice ne peut subsister que dans un environnement très protégé. Un raisonnement simple démontre alors que les OGM animaux sont potentiellement bien plus dangereux que les OGM végétaux et de sérieux problèmes pourraient apparaître de ce côté.

Human demographic explosion required industrialisation of agriculture via acceleration of the process of domestication. Genetically modified organisms are the latest avatar of that process. Public reactions in this domain are quite understandable as they show how people are disoriented by the extraordinary changes suffered by the Earth for the past fifty years. However Nature might come back with a vengeance as Artifice can only survive in a highly protected environment while Nature is adapted to propagate in unpredictable environments. Indeed, a straightforward line of reasoning shows that animal GMOs can in principle become much more dangerous than plant GMOs, and major problems could come from that quarter.

• L'Homme Artificiel, au service de la Société

  Collège de France, Paris
  12-13 octobre 2006

  « De la biologie symplectique à la biologie synthétique : saurons-nous construire un organisme vivant ? »

Conférence (1,4 Mo)

• 40 years Spetsai Summer School Anniversary Workshop on Molecular and Cell Biology at Spetsai: Past, Present and Future — A Forty Years's Anniversary

  Spetses Hotel, Island of Spetses, Greece
  1-5 september 2006

  « From symplectic biology to synthetic biology: Universals in microbial genomes »

Lecture (1.4 Mb)

• In-Silico Analysis of Proteins. Celebrating the 20th Anniversary of Swiss-Prot

  Fortaleza, Brazil
  30 July - 4 August 2006

« Symplectic biology: lessons from microbes »

« Coping with cold and aging: lessons from the genome of Pseudoalteromonas haloplanktis »   

• European Union / US Department of Energy Synthetic Biology Workshop

  Warrington, Virginia, USA
  24-25 april 2006

« Symplectic biology: Universals in microbial genomes »

Presentation (1.4 Mb)

• Taipei, Taiwan
  22 february 2006

« Symplectic biology: Lessons from microbial genomes »

• Newcastle-upon-Tyne
  25 january 2006

« Coping with cold and aging: Lessons from the genome of the versatile Antarctica bacteria Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125 »

1995 - 2005

• The knowledge-based bio-economy
  Transforming life sciences knowledge into new, sustainable, eco-efficient and competitive products
  European commission, Brussels, Belgium
  15-16 September 2005

« Micro-organisms: untapped genetic resources; The cell factories: what microbes can bring to us»

Presentation (3.4 Mb)

EU_Report (2.8 Mb)

• European Bioinformatics Institute, Hinxton, UK
  4 July 2005

« For a symplectic biology: is there a link between the architecture of the cell and that of the genome? »

Presentation (2.6 Mb)

• Le Logique et le Biologique
  Université Paris I Sorbonne
  22 avril 2005
  Paris, France

  « La métaphore de l’ordinateur est-elle appropriée pour décrire les organismes vivants? Stabilisation fonctionnelle sélective »
  

Présentation (0,88 Mo)

• Science and today's vision of the World
  Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti
  11-13 March 2005
  Palazzo Franchetti
  Venezia, Italy

"Is the computer metaphor relevant to describe living organisms?
Functional stabilization and epigenesis"

Presentation (1.74 Mb)

• How complex is functional genomics?
  Sixth Bologna Winter School
  13-19 February 2005
  Bologna, Italy

"Exploration of neighborhoods for inductive reasoning"

Summary

Related publications:

C Médigue, T Rouxel, P Vigier, A Hénaut, A Danchin
Evidence for horizontal gene transfer in Escherichia coli speciation
J Mol Biol (1991) 222: 851-856

Cette conférence rappelait l'article qui montre, pour la première fois, que dans le génome de la bactérie la mieux connue, Escherichia coli, un sixième des gènes provient d'ailleurs. Ce résultat, qui démontre l'importance considérable du transfert génétique latéral chez les bactéries, montre aussi que la fidélité de la réplication n'est pas le caractère premier des espèces, mais que les gènes de correction des erreurs se propagent par transfert horizontal.

This article showed, for the first time, that in the genome of the best known bacteria, Escherichia coli, one sixth of the genes comes from outside. This result, that emphasizes the importance of lateral gene transfer in bacteria, also shows that replication accuracy is not a prime character of wild type species, but that genes coding for error proof-reading are propagated by horizontal transfer.

M Borodovsky, JD McIninch, EV Koonin, KE Rudd, C Médigue, A Danchin
Detection of new genes in a bacterial genome using Markov models for three gene classes
Nucleic Acids Res (1995) 23: 3554-3562 

A Danchin
mRNA turnover and DNA synthesis: a lesson from bacterial genome comparisons Mol Microbiol (1996) 20: 895-897 

Cet article résume une série d'exposés (1994-1996) où l'idée de l'exploration des voisinages génomiques, bibliographiques et métaboliques est illustrée par la mise en évidence un rôle spécifique de la dégradation de l'ARN dans la synthèse de novo de l'ADN

This article summarizes a series of presentations (1994-1996) where the exploration of neighborhoods in the genome, in the literature and in metabolic pathways is illustrated by the discovery of a coupling in bacteria between mRNA degradation and DNA de novo synthesis

A Danchin
Comparison between the Escherichia coli and Bacillus subtilis genomes suggests that a major function of polynucleotide phosphorylase is to synthesize CDP
DNA Res (1997) 4: 9-18 

P Nitschké, P Guerdoux-Jamet, H Chiapello, G Faroux, C Hénaut, A Hénaut, A Danchin
Indigo: a World-Wide-Web review of genomes and gene functions
FEMS Microbiol Rev (1998) 22: 207-227

Cet article illustre popular le concept de voisinage permet de faire des inférences efficaces. Il décrit la base de données Indigo où le voisinage des gènes d'organismes modèles peut être exploré

This article illustrates how the concept of neighborhood allows investigators to perform inductive reasoning. It describes the Indigo database where gene neighborhoods can be explored

EPC Rocha, A Sekowska, A Danchin
Sulphur islands in the Escherichia coli genome: markers of the cell's architecture?
FEBS Lett (2000) 476: 8-11

A Sekowska, V Dénervaud, H Ashida, K Michoud, D Haas, A Yokota, A Danchin
Bacterial variations on the methionine salvage pathway
BMC Microbiol (2004) 4: 9 

• First EuroScience Open Forum (ESOF2004)
  25-28 August 2004
  Stockholm City Conference Centre in Stockholm, Sweden

"The cell as a living computer"

Summary

• Dialogues for the progress of Mankind
  22-24 February 2003
  Fondation Charles Léopold Meyer pour le Progrès de l'Homme
  Peking University, Beijing

  "What is life?" 22 february 2003

"Should we tell the truth?" 24 february 2003

Presentation: a word about GMOs

• 8th Altenberg Workshop in Theoretical Biology
  11-14 July 2002
  Biological Information Beyond Metaphor
  Organized by Werner Callebaut and Sahotra Sarkar
  Konrad Lorenz Institute for Evolution and Cognition Research, Altenberg, Austria

  "Living Turing Machines"

  Summary 1 Summary 2

• Uehara Memorial Foundation Symposium
  Genome Science: Towards a new paradigm? 3-5 June 2000
  Organized by Hiroshi Yoshikawa, Naotake Ogasawara and Noriyuki Sato
  Tokyo, Japan

  "Just so genome stories: what does my neighbor tell me?"

  Lecture

• The concept of neighborhood in genomics was presented as a core in silico method during many lectures from 1994 (at the EMBL in Heidelberg) to year 2000 (mostly in various places in the USA and in UK), illustrated by the exploration of the enigmatic link between the gene mssA (cmk) and gene rpsA in an operon conserved throughout bacterial clades. The concept of neighborhood was first implemented in the Entrez software at the NCBI.

  An illustration is the following excerpts:

• 15 - 17 May 1991 "Databases for bacterial genomes"
  "Genome analysis research in the EC", Elounda, Crete, Greece

• 25-28 September 1996
  Final EU Conference of the "Yeast Genome Sequencing Network"
  Trieste, Italy.

  "In silico comparison of bacterial genomes"

P Glaser, F Kunst, M Arnaud, M-P Coudart, W Gonzales, M-F Hullo, M Ionescu, B Lubochinsky, L Marcelino, I Moszer, E Presecan, M Santana, E Schneider, J Schweizer, A Vertes, G Rapoport, A Danchin
Bacillus subtilis genome project: cloning and sequencing of the 97 Kb region from 325^o to 333^o
Mol Microbiol (1993) 10: 371-384 

• 10 -14 September 1992 "Colibri: a functional database for the Escherichia coli genome"
  First Escherichia coli genome meeting - Madison, USA

C Médigue, A Viari, A Hénaut, A Danchin
Colibri: a functional data base for the Escherichia coli genome
Microbiol Rev (1993) 57: 623-654 

A Danchin
A brief history of genome research and bioinformatics in France
Bioinformatics (2000) 16: 65-75 

• 2-6 October 1994 "On genomes and cosmologies: the Bacillus subtilis example"
  Twentieth EMBO Annual Symposium 1994 "Genomes and Chromosomes", Heidelberg, Germany
• 4 -12 November 1994 "Large scale analysis of the E. coli genome"
  Third International Escherichia coli Genome Meeting - Woods Hole MA, USA

C Médigue, T Rouxel, P Vigier, A Hénaut, A Danchin
Evidence for horizontal gene transfer in Escherichia coli speciation
J Mol Biol (1991) 222: 851-856

The concept of neighborhood, later to be the basis for a new area of bioinformatics   has been proposed as a basis for inductive reasoning in genome studies and illustrated in all the following lectures:

Slide (1995) of an unlimited list of relevant neighborhoods to be combined to construct an inductive approach to biological functions

• 25-28 June 1995
  Eighth Bacillus subtilis international conference, Standord, Ca, USA

  "New insights from the study of B. subtilis in silico"

P Nitschké, P Guerdoux-Jamet, H Chiapello, G Faroux, C Hénaut, A Hénaut, A Danchin
Indigo: a World-Wide-Web review of genomes and gene functions
FEMS Microbiol Rev (1998) 22: 207-227

• 5-8 October 1996
  Eighth International Genome Sequencing and Analysis Conference
  Hilton Head Island, Savannah, USA

"Small genomes: sequencing, functional characterization and comparative genomics"

• 23-27 October 1996
  Genome Symposium, Seoul, South Korea

"Lessons from in silico comparison of bacterial genomes"

• 27-30 October 1996
  "Recent Advance in Genome Biology of Micro-organisms". International symposium, Kasuza DNA Research Institute, Japan

"Bacterial genomes in silico"

• 25-28 January 1997
  Small genomes: sequencing, functional characterization and comparative genomics (TIGR Science Education Foundation, inc;), Hilton Head, Savannah, USA.

"Lessons from bacterial genomes comparison in silico"

• 6-9 April 1997 Integrating Genetic, Biochemical and other Data in the Post-Genomics Era
  The Banbury Center, Cold Spring Harbor Laboratory, USA

"The concept of neighborhood for genome annotation"

• 24-27 June 1997
  The Fifth International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology (ISMB-97) Hakidiki, Greece.

"Bacterial genomes in silico"

• 15 -19 July 1997
  9th International Conference on Bacilli
  Lausanne, Switzerland.

"Bacillus subtilis in silico"

• 17- 21 August 1997
  8th European Congress on Biotechnology
  70th Event of the European Federation of the Biotechnology
  Budapest, Hungary

"The concept of neighborhood in genome exploration"

• Hong Kong Baptist University, Lectures in Physics
  16 October 2001
  Hong Kong, China

"The map of the cell is in the chromosome"

Related publications:

A Danchin
The Delphic boat or what the genomic texts tell us
Bioinformatics (1998) 14: 383  

A Danchin
From protein sequence to function
Curr Opin Struct Biol (1999) 9: 363-367

• Université de tous les savoirs
  Qu'est-ce que la vie?
  Conservatoire des Arts et Métiers, quatrième confèrence, 4 Janvier 2000
  Paris

"L'identité génétique"

Extraits vidéo de la conférence

Publication associée:

A Danchin
L'identité génétique
Volume 1: Qu'est-ce que la vie? coordonné par Yves Michaud, Odile Jacob (2000) p 59-68

• 7th Western Pacific Congress on Chemotherapy and Infectious Diseases
  WPCCID, 11-14 December 2000
  Hong Kong, China

"Controlling Information Technologies in Biological Sciences"

Summary of the presentation

Related publications:

S Brunak, A Danchin, M Hattori, H Nakamura, K Shinozaki, T Matise, D Preuss
Nucleotide sequence database policies
Science (2002) 298: 1333

• Mining bacterial genomes
  National Research Council, April 16-17, 1999
  Roma, Italy

"The map of the cell is in the chromosome"

Related publication:

A Danchin, A Hénaut
The map of the cell is in the chromosome
Curr Opin Genet Dev (1997) 7: 852-854 

• Eighth Workshop on Genome Informatics (GIW '97)
  University of Tokyo
  12- 13 December 1997
  Tokyo, Japan

"The map of the cell is in the chromosome"

• 8th European Congress on Biotechnology
  70th Event of the European Federation of the Biotechnology
  17- 21 August 1997
  Budapest, Hungary

"Biotechnology and genomes"

Summary of the presentation

1995 l'année Pasteur

• From spontaneous generation to molecular evolution, february 1995
  100th Anniversary of Louis Pasteur death, by the Institut Pasteur, the Oswaldo Cruz Foundation and UNESCO
  Rio de Janeiro, Brazil
  "Homeotopic transformation and the origin of translation"  

Presentation

Related publications:

A Danchin
Homeotopic transformation and the origin of translation
Progress in Biophysics and Molecular Biology (1989) 54: 81-86 

Il est amusant de constater qu'à l'Institute for Scientific Information, le titre de cet article a été changé et a confondu "homeotopic" avec "homeotropic" en altérant significativement le sens

It is revealing to note that the title of this article has been misspelled at the Institute for Scientific Information, modifying "homeotopic" into "homeotropic", changing the meaning of the concept

S Lévy, A Danchin
Phylogeny of metabolic pathways: O-acetylserine sulphydrylase A is homologous to the tryptophan synthase beta subunit
Mol Microbiol (1988) 2: 777-783

Cet article démontre pour la première fois la parenté entre la biosynthèse du tryptophane et celle de la cystéine (codés par la même case du tableau du code génétique). Il conforte l'idée de l'existence de transformations homéotopiques à l'origine de la vie

This paper shows for the first time the common origin in tryptophane and cysteine biosynthesis (coded by the same box in the genetic code table). It substantiates the idea of homeotopic transformations at the origin of life

A Danchin
Une Aurore de Pierres. Aux origines de la vie
Le Seuil (1990), 276 pp

A Danchin
"Uma aurora de pedras. Nas origens da vida", Portuguese translation; Almedina, Coimbra 1992

A Danchin
Dai minerali alla vita
Prometeo (1996) 14: 16-21

A Danchin
Des minéraux à la vie: une alternative à la soupe prébiotique
In: Dictionnaire de l'ignorance, Aux frontières de la Science (PUF) (1998) pp 196-212

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