FR2819591A1 - DISCRIMINATION PROCESS WITH LOCATION AND / OR IDENTIFICATION OF SITUATIONS OF BIOLOGICAL DISTURBANCES BY SPECTROMETRY AND RECOGNITION OF SHAPE - Google Patents
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Abstract
Description
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Procédé de discrimination avec repérage et/ou identification de situations de perturbations biologiques par spectrométrie et reconnaissance de forme
L'invention a pour objet un procédé de discrimination avec repérage et/ou identification de situations de perturbations biologiques, qu'elles soient d'origine physiologique, génétique ou pathologique, auxquelles sont soumis des organismes vivants. Discrimination method with identification and / or identification of biological disturbance situations by spectrometry and shape recognition
The subject of the invention is a discrimination method with identification and / or identification of situations of biological disturbances, whether of physiological, genetic or pathological origin, to which living organisms are subjected.
Par situation de perturbation physiologique, on entend l'état dans lequel se trouve un organisme dans des conditions de milieu précises, étant entendu qu'une situation physiologique perturbée peut aussi avoir des causes génétiques, environnementales ou pathologiques, comme par exemple dans le cas dans du diabète de type 1 ou 2. Physiological disturbance is defined as the state in which an organism is found under specific environmental conditions, it being understood that a disturbed physiological situation may also have genetic, environmental or pathological causes, as for example in the case in which type 1 or 2 diabetes.
Un exemple de perturbation de situation physiologique est illustré par l'application de traitements anabolisants en élevage bovin. Ainsi, les anabolisants sont administrés de manière à provoquer sur l'animal un accroissement de la masse musculaire, et corollairement, une diminution de la proportion de graisse. Cette utilisation conduit à une situation physiologique précise, différentiable par des critères morphologiques et anatomiques de la situation où les anabolisants ne sont pas mis en oeuvre, critères qui sont sous-tendus par des différences métaboliques. An example of physiological disturbance is illustrated by the application of anabolic treatments in cattle farming. Thus, the anabolic agents are administered in such a way as to cause the animal to increase muscle mass and, consequently, to decrease the proportion of fat. This use leads to a precise physiological situation, differentiable by morphological and anatomical criteria of the situation where anabolic agents are not used, criteria which are underpinned by metabolic differences.
L'expression anabolisant , telle qu'utilisée dans la description et les revendications englobe, sauf indications contraires, une molécule ou une association de molécules ayant comme effet au niveau de l'organisme de modifier sensiblement le métabolisme général, et ainsi la constitution de l'organisme en terme de rapport tissu musculaire/tissu adipeux, de même que la composition tissulaire en lipides, glucides et protéines. La modification du métabolisme général induite par le traitement anabolisant se traduit, au niveau des effets à grande échelle, notamment par l'accroissement relatif ou absolu de la masse musculaire, la fonte des graisses, la modification du comportement. Anabolic expression, as used in the description and claims, unless otherwise indicated, includes a molecule or combination of molecules having the effect at the level of the body of substantially altering the overall metabolism, and thus the constitution of the body. body in terms of muscle tissue / adipose tissue ratio, as well as the tissue composition of lipids, carbohydrates and proteins. The modification of the general metabolism induced by the anabolic treatment is translated, at the level of the large-scale effects, in particular by the relative or absolute increase of the muscular mass, the melting of the fats, the modification of the behavior.
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On compte différentes familles d'anabolisants parmi lesquels : les stéroïdes, les ss-agonistes, les substances thyréostatiques et les peptides mimant l'action de l'hormone de croissance ou stimulant sa production. There are different families of anabolic steroids among which: steroids, ss-agonists, thyrostatic substances and peptides mimicking the action of growth hormone or stimulating its production.
Dans le domaine de la sécurité alimentaire, de nombreuses recherches sont menées pour mettre au point des méthodes de diagnostic (dépistage, reconnaissance, authentification) de l'utilisation des anabolisants en élevage, permettant aux services vétérinaires de contrôle de s'assurer de la qualité des carcasses et des produits animaux. Des techniques d'isolement et d'analyse directe ont été mises en oeuvre comme les techniques immunologiques qu'elles soient radioimmunologiques [Scippo et al., 1993 ; Scippo & Maghuin-Rogister, 1995] ou immuno-enzymatiques [Degand et al., 1989]. Elles permettent une analyse précise et très sensible des substances incriminées. Toutefois, ces méthodes immunologiques nécessitent de disposer d'une connaissance a priori des substances à contrôler, afin de produire les anticorps spécifiques des anabolisants recherchés. Elles permettent cependant, du fait d'affinités de liaison voisines de celles existant pour la molécule-cible, de diagnostiquer une molécule apparentée, mais pas forcément une nouvelle famille d'anabolisants. Ces techniques permettent de conforter une présomption de traitement illicite. In the field of food safety, a great deal of research is being conducted to develop diagnostic methods (screening, recognition, authentication) for the use of anabolic steroids in animal husbandry, enabling veterinary control services to ensure quality. carcasses and animal products. Techniques of isolation and direct analysis have been implemented, such as immunological techniques, which are radioimmunological [Scippo et al., 1993; Scippo & Maghuin-Rogister, 1995] or immuno-enzymatic [Degand et al., 1989]. They allow a precise and very sensitive analysis of the incriminated substances. However, these immunological methods require having a priori knowledge of the substances to be controlled, in order to produce the antibodies specific for the desired anabolic agents. However, because of link affinities similar to those existing for the target molecule, they make it possible to diagnose a related molecule, but not necessarily a new family of anabolic agents. These techniques support a presumption of unlawful treatment.
Une autre technique directe très utilisée est constituée par l'analyse par chromatographie gazeuse ou liquide couplée à la spectrométrie de masse. Au contraire des méthodes immunochimiques, cette méthode analytique permet de prouver la présence d'une molécule interdite. Il s'agit de la seule méthode, à ce jour, permettant d'identifier et de confirmer la présence de stéroïdes anabolisants à l'état de traces dans les matrices biologiques complexes, telles que le muscle [Hartwig et al., 1997], l'urine
[Daeseleire et al., 1992] ou le plasma [Van Ginkel et al., 1993]. Elle permet dans certains cas une analyse globale (multirésidus) des substances incriminées, avec de très bonnes sensibilités. Another widely used direct technique is the analysis by gas chromatography or liquid coupled to mass spectrometry. In contrast to immunochemical methods, this analytical method makes it possible to prove the presence of a prohibited molecule. It is the only method, to date, for identifying and confirming the presence of trace anabolic steroids in complex biological matrices, such as muscle [Hartwig et al., 1997], urine
[Daeseleire et al., 1992] or plasma [Van Ginkel et al., 1993]. It allows in some cases a global analysis (multiresidus) of the incriminated substances, with very good sensitivities.
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En ce qui concerne l'utilisation de stéroïdes naturels (hormones naturellement présentes dans l'organisme), une méthode de contrôle met en oeuvre le calcul du rapport des concentrations urinaires entre la molécule recherchée et un de ses métabolites, comme par exemple le rapport testostérone/androstènedione [Gatti et al., 1993]. Toutefois, ces analyses ne peuvent se faire qu'avec une connaissance préalable de ladite substance, qui permet de mettre en place un protocole adapté à la ou les substances recherchées. Beaucoup présentent une étape de digestion enzymatique qui est sujette à controverses [Massé et al., 1989]. Regarding the use of natural steroids (hormones naturally present in the body), a control method implements the calculation of the ratio of urinary concentrations between the desired molecule and one of its metabolites, such as testosterone ratio androstenedione [Gatti et al., 1993]. However, these analyzes can only be done with prior knowledge of said substance, which allows to set up a protocol adapted to the desired substance (s). Many have an enzymatic digestion stage that is controversial [Massé et al., 1989].
Dans le cas des anabolisants naturels une variante consiste aussi à mesurer par spectrométrie de masse (GC-IRMS) le rapport isotopique 13C/12C pour une molécule-cible, et ainsi de déterminer les quantités endogènes et exogènes [Ferchaud et al., 1998]. In the case of natural anabolic steroids, a variant also consists in measuring by mass spectrometry (GC-IRMS) the 13C / 12C isotope ratio for a target molecule, and thus determining the endogenous and exogenous quantities [Ferchaud et al., 1998] .
Ces méthodes permettent en effet de rechercher directement un anabolisant ou ses métabolites générés par les processus de détoxication (métabolisation) par l'organisme, à partir des fluides biologiques comme l'urine ou le plasma sanguin, ou bien dans les tissus (muscle, foie, tissu adipeux, rein, etc. ) ou les phanères (poils). La détection par spectrométrie de masse permet une détermination structurale du composé recherché, qu'il soit xénobiotique ou endogène. These methods make it possible to directly search for an anabolic agent or its metabolites generated by the detoxification process (metabolization) by the body, from biological fluids such as urine or blood plasma, or in the tissues (muscle, liver , adipose tissue, kidney, etc.) or the integuments (hair). Detection by mass spectrometry allows a structural determination of the desired compound, whether xenobiotic or endogenous.
Dans le cas de l'utilisation d'une nouvelle famille de molécules à effet anabolisant, il n'existe en revanche aucune connaissance de nature physico-chimique de l'anabolisant en question, encore moins de ses voies de métabolisation. En conséquence, la recherche de la preuve de l'utilisation illicite d'une telle molécule par toutes les techniques analytiques ciblées sur des molécules déjà connues sera vouée à l'échec. In the case of the use of a new family of molecules with anabolic effect, there is in contrast no physicochemical knowledge of the anabolic in question, much less its metabolic pathways. Consequently, the search for the proof of the illicit use of such a molecule by all the analytical techniques targeted on already known molecules will be doomed to failure.
La recherche d'arguments indirects, fondée sur les effets provoqués par un traitement anabolisant sur le métabolisme général dont la résultante en terme d'effets morphologiques est l'accroissement de la masse musculaire et la diminution de la The search for indirect arguments, based on the effects caused by anabolic treatment on the general metabolism whose result in terms of morphological effects is the increase of the muscular mass and the decrease of the
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quantité de graisse, peut s'orienter vers un suivi des perturbations métaboliques engendrées. amount of fat, can move towards a monitoring of the metabolic disturbances generated.
Quelques travaux ont rapporté l'utilisation de la résonance magnétique nucléaire (RMN) et des statistiques multidimensionnelles dans une optique de diagnostic des anabolisants de type 3-agoniste utilisés en élevage [Vogels et al., 1996], de criblage de substances à effet thérapeutique ou toxicologique [Beckwith-Hall et al., 1998] et de diagnostic du cancer [Nadal et al. r 1997 ; Somorj ai et al. r 1995, Tate et al. r 1996]. Il s'agit dans ces différentes études de techniques RMN monodimensionnelles (lH, 31p ou 13C) pour lesquelles les raies structurales se superposent. Ceci conduit à un biais au niveau de l'intégration des signaux RMN qui est l'étape préalable au repérage par les outils de la statistique multidimensionnelle de la perturbation de la situation physiologique. Some studies have reported the use of nuclear magnetic resonance (NMR) and multidimensional statistics for the diagnosis of anabolic steroids of the 3-agonist type used in breeding [Vogels et al., 1996], for the screening of substances with a therapeutic effect. or toxicological [Beckwith-Hall et al., 1998] and cancer diagnosis [Nadal et al. 1997; Somorj ai et al. 1995, Tate et al. 1996). In these different studies, these are one-dimensional NMR techniques (1H, 31p or 13C) for which the structural lines are superimposed. This leads to a bias in the integration of the NMR signals which is the preliminary step to the identification by the tools of the multidimensional statistics of the disturbance of the physiological situation.
La recherche de moyens fiables de discrimination avec repérage et/ou identification de situations de perturbations biologiques a conduit les inventeurs à prendre en compte tous les composés présents dans une matrice ou échantillon d'origine biologique, et à les traiter selon un protocole normalisé d'analyses spectroscopiques et statistiques. The search for reliable means of discrimination with identification and / or identification of situations of biological disturbances led the inventors to take into account all the compounds present in a matrix or sample of biological origin, and to treat them according to a standardized protocol of spectroscopic and statistical analyzes.
L'invention se propose donc d'identifier le facteur causal des variations coordonnées du métabolisme, par comparaison de sa signature avec celles enregistrées dans une banque de données. The invention thus proposes to identify the causal factor of the coordinated variations of the metabolism, by comparison of its signature with those recorded in a database.
Les travaux réalisés dans cette optique ont montré qu'il existait des constantes qualitatives et quantitatives propres à une situation physiologique, caractérisées par une signature, et qu'il était possible d'y déceler une variabilité associée. The studies carried out in this regard have shown that there are qualitative and quantitative constants specific to a physiological situation, characterized by a signature, and that it is possible to detect an associated variability.
L'expression signature biologique englobe la notion d'empreinte caractéristique et reconnaissable d'une situation métabolique décrite au moyen d'une technique analytique précise. The term biological signature encompasses the notion of a characteristic and recognizable fingerprint of a metabolic situation described by means of a precise analytical technique.
Le procédé selon l'invention de discrimination avec repérage et/ou identification d'une situation de perturbation biologique est caractérisé en ce qu'on soumet un échantillon biologique à une The method according to the invention for discrimination with identification and / or identification of a biological disturbance situation is characterized in that a biological sample is subjected to
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technique analytique hautement résolutive et qu'on associe cette technique à un traitement statistique et/ou de classification prenant en compte toutes les variations observées en référence à une situation de perturbation biologique validée. highly resolutive analytical technique and that this technique is associated with a statistical treatment and / or classification taking into account all the variations observed with reference to a validated biological disturbance situation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, on soumet
l'échantillon à étudier à au moins une mesure RMN multidimensionnelle, suivie d'une analyse quantitative des signaux, d'une intégration des signaux, et du traitement des données d'intégration. Les données obtenues sont alors caractéristiques des situations biologiques observées dans l'échantillon analysé et constituent une signature biologique. According to one embodiment of the invention,
the sample to be investigated to at least one multidimensional NMR measurement, followed by quantitative signal analysis, signal integration, and integration data processing. The data obtained are then characteristic of the biological situations observed in the sample analyzed and constitute a biological signature.
L'analyse spectrométrique par RMN est, plus particulièrement, une analyse par RMN bidimensionnelle. On obtient, ainsi des corrélations dont la modulation selon une seconde dimension donnent lieu à des variables déconvoluées. La RMN 2D utilisée est homonucléaire, par exemple'H-'H et/ou hétéronucléaire, par exemple 'H-13C. NMR spectrometric analysis is, more particularly, two-dimensional NMR analysis. In this way we obtain correlations whose second-dimensional modulation gives rise to deconvolved variables. The 2D NMR used is homonuclear, for example H-H and / or heteronuclear, for example H-13C.
La détection protonique est obtenue au moyen d'une sonde de
détection dite inverse H-C, de grande sensibilité puisque utilisant le proton'H, noyau d'hydrogène (99, 98% en abondance naturelle), comme noyau de détection au lieu du 13C (1,1% en abondance naturelle). Les corrélations entre lez et le 13C (taches de corrélation) sont obtenues par le biais de leur couplage mutuel. The protonic detection is obtained by means of a probe of
so-called reverse HC detection, of high sensitivity since using the proton'H, hydrogen nucleus (99, 98% in natural abundance), as detection nucleus instead of 13C (1.1% in natural abundance). Correlations between lez and 13C (correlation spots) are obtained through their mutual coupling.
Il s'agit, notamment, d'une analyse HMBC (Heteronuclear Multiple Bonding Connectivity) qui établit des corrélations hétéronucléaires à longues distances. Il est possible d'observer les couplages de noyaux de carbone 13 se situant à deux, trois voire quatre liaisons chimiques d'intervalle du proton sujet à la détection. La séquence d'impulsions utilisée est, notamment, celle d'une HMBC-GAS (Gradient Accelerated Spectroscopy) [Hurd & John,
1991]. Des impulsions de gradients de champs magnétiques sont envoyées au cours de l'expérience. Avec ces gradients, il est possible de sélectionner des cohérences H-C, ce qui permet une It is, in particular, an HMBC (Heteronuclear Multiple Bonding Connectivity) analysis which establishes heteronuclear correlations at long distances. It is possible to observe the couplings of carbon nuclei 13 located at two, three or even four chemical bonds of proton interval subject to detection. The pulse sequence used is, in particular, that of a HMBC-GAS (Gradient Accelerated Spectroscopy) [Hurd & John,
1991]. Pulses of magnetic field gradients are sent during the experiment. With these gradients, it is possible to select HC coherences, which allows a
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suppression très satisfaisante des signaux résiduels liés notamment à la résonance de l'eau et ne contenant pas d'informations sur le squelette hydrocarboné situé dans la partie médiane de la dimension proton. Cette suppression se fait dans une plage de temps d'expérience réduite par rapport à la mise en oeuvre d'une HMBC sans gradient. very satisfactory suppression of the residual signals linked in particular to the resonance of the water and not containing information on the hydrocarbon skeleton situated in the median part of the proton dimension. This suppression is done in a reduced time of experience compared to the implementation of a HMBC without gradient.
Par ailleurs, les cartes HMBC-GAS présentent l'avantage d'une grande lisibilité : elles ne contiennent pas de bruit ti artéfactuel, sous la forme de trainées verticales situées à la fréquence de chaque signal et qui sont liées, dans le cas d'une détection en quadrature, à une imperfection instrumentale du système d'élimination de ces signaux dans les expériences sans gradient. Moreover, the HMBC-GAS cards have the advantage of a great readability: they do not contain artefactual noise, in the form of vertical streaks located at the frequency of each signal and which are linked, in the case of a quadrature detection, an instrumental imperfection of the system of elimination of these signals in the experiments without gradient.
Les paramètres d'acquisition, fréquence d'excitation dans la dimension li et dans la dimension 13C, ainsi que les fenêtres spectrales dans les deux dimensions sont déterminés spécifiquement pour chaque type d'analyse. Chaque interférogramme (FID) est multiplié par une fonction sinusoïdale carrée. Pour augmenter le rapport signal/bruit, on applique une apodisation (double zérofilling) à chaque interférogramme. Dans le cas de l'HMBC-GAS, on effectue ensuite une transformation de Fourier du signal en mode magnitude. The acquisition parameters, excitation frequency in the li dimension and in the 13C dimension, as well as the spectral windows in the two dimensions are determined specifically for each type of analysis. Each interferogram (FID) is multiplied by a square sinusoidal function. To increase the signal-to-noise ratio, an apodization (double zerofilling) is applied to each interferogram. In the case of HMBC-GAS, a Fourier transform of the signal in magnitude mode is then performed.
Les cartes ainsi obtenues sont comparées. Les taches de corrélation sont intégrées et les données obtenues font l'objet d'une analyse statistique multidimensionnelle. L'intégration correspond au calcul de l'intégrale du signal RMN, représenté en intensité par unité de surface, la plus petite unité indivisible étant le point mémoire. Ces points mémoire sont caractérisés par un triplet : les deux coordonnées dans les dimensions proton et carbone, ainsi que la valeur d'intensité du signal pour ce point. The cards thus obtained are compared. The correlation spots are integrated and the data obtained are the subject of a multidimensional statistical analysis. The integration corresponds to the calculation of the integral of the NMR signal, represented in intensity per unit area, the smallest indivisible unit being the memory point. These memory points are characterized by a triplet: the two coordinates in the proton and carbon dimensions, as well as the intensity value of the signal for this point.
L'intégration d'une tache de corrélation de surface donnée résulte alors de la somme de l'intensité de tous les points mémoire compris dans la surface en question, délimitée autour de la tache de corrélation. D'un point de vue statistique, chaque tache de The integration of a given surface correlation spot then results from the sum of the intensity of all the memory points included in the surface in question, delimited around the correlation spot. From a statistical point of view, each task
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corrélation dûment caractérisée et intégrée selon la même surface pour toutes les cartes devient une variable précise, et chaque carte établie pour un animal, un végétal ou tout échantillon à étudier, est dénommé individu. Duly characterized and integrated correlation according to the same surface for all the maps becomes a precise variable, and each map established for an animal, a plant or any sample to be studied, is denominated individual.
L'exploitation des données des cartes RMN obtenues selon l'invention permet de disposer d'une technique de reconnaissance de grande fiabilité des situations physiologiques auxquelles les échantillons à l'origine de la variabilité ont été soumis. The exploitation of the data of the NMR cards obtained according to the invention makes it possible to have a reliable recognition technique of the physiological situations to which the samples at the origin of the variability have been submitted.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on utilise, complémentairement ou alternativement, la spectrométrie de masse comme technique analytique hautement résolutive. According to another embodiment of the invention, mass spectrometry is used, additionally or alternatively, as a highly resolutive analytical technique.
Les variables obtenues par la technique analytique mise en oeuvre sont soumises à une étape préalable de filtration. Les étapes de discrimination des groupes d'individus et de classification des individus dits supplémentaires sont réalisées sur le jeu réduit de variables issues de la filtration. The variables obtained by the analytical technique used are subjected to a preliminary filtration step. The stages of discrimination of the groups of individuals and of classification of the so-called additional individuals are carried out on the reduced set of variables resulting from the filtration.
L'étape de filtration des variables est réalisée avantageusement au moyen d'une analyse en composantes principales (ACP) et/ou d'une classification hiérarchique et/ou d'une analyse de variance et/ou d'une analyse des corrélations partielles, l'analyse de variance et l'analyse des corrélations partielles pouvant s'effectuer sur la totalité du jeu de variables ou sur les variables regroupées dans un cluster. The step of filtering the variables is advantageously performed by means of principal component analysis (PCA) and / or hierarchical classification and / or analysis of variance and / or partial correlation analysis, the analysis of variance and the analysis of the partial correlations that can be carried out on the whole set of variables or on the variables grouped in a cluster.
La filtration des variables est effectuée avant l'analyse factorielle discriminante (AFD) de façon à éliminer la redondance d'information présente dans le système initial de variables, en particulier, dans les cas très fréquents où il y a plus de variables que d'individus. The variables are filtered before the discriminant factor analysis (DFA) in order to eliminate the redundancy of information present in the initial system of variables, in particular, in very frequent cases where there are more variables than people.
Dans les cas de surinformation du système, il s'ensuit un défaut d'inversibilité (ou pseudo-singularité) de la matrice à analyser, ce qui rend impossible le déroulement de l'algorithme d'AFD [Lebart, Morineau & Piron 1998 ; McLachlan, 1992]. In the case of overinformation of the system, it follows a defect of invertibility (or pseudo-singularity) of the matrix to be analyzed, which makes it impossible to carry out the algorithm of AFD [Lebart, Morineau & Piron 1998; McLachlan, 1992].
L'invention cherche donc à diminuer le nombre de dimensions redondantes (donc de variables) sans dégénérer l'information The invention therefore seeks to reduce the number of redundant dimensions (therefore variables) without degenerating the information
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totale. La filtration par classification hiérarchique de variables permet par ailleurs de générer des regroupements de variables qui peuvent avoir une pertinence au point de vue de l'interprétation de ces variables en terme de structure. total. Filtration by hierarchical classification of variables also makes it possible to generate groupings of variables that may be relevant from the point of view of the interpretation of these variables in terms of structure.
La filtration de variables se fait de façon composite. Il est nécessaire d'utiliser et de croiser plusieurs méthodes complémentaires afin d'augmenter le caractère informatif des variables sélectionnées ou générées. The filtration of variables is done in a composite way. It is necessary to use and cross several complementary methods in order to increase the informative nature of the selected or generated variables.
Dans chaque regroupement ou cluster, qui correspond à un ensemble de variables au comportement très similaire, on cherche à synthétiser au maximum l'information. Pour cela, une variante de la méthode consiste en la sélection d'une seule variable au moyen d'une analyse de variance (ANOVA). Dans une seconde variante, est effectuée une analyse des corrélations partielles. Une troisième variante de la méthode consiste en la création d'une variable synthétique à partir de celles de départ, qui prend en compte le maximum d'information (inertie totale) contenu dans le cluster. In each cluster or cluster, which corresponds to a set of variables with very similar behavior, we try to synthesize the information as much as possible. For this, a variant of the method consists of the selection of a single variable by means of an analysis of variance (ANOVA). In a second variant, an analysis of the partial correlations is carried out. A third variant of the method consists in creating a synthetic variable from the initial variables, which takes into account the maximum amount of information (total inertia) contained in the cluster.
Ceci se fait grâce à une ACP. This is done through a PCA.
L'ACP représente les individus (animaux, végétaux, microorganismes) dans un espace de plus faible dimension, les individus étant initialement présents dans un espace à n dimensions, n désignant le nombre de variables initiales. Cette analyse cherche à isoler les directions d'hétérogénéité maximale (ou composantes principales) du nuage des individus et du nuage des variables, sans formuler d'a priori sur la structure de groupe des individus ni celle des variables. The PCA represents individuals (animals, plants, microorganisms) in a space of smaller size, the individuals being initially present in a space with n dimensions, n denoting the number of initial variables. This analysis seeks to isolate the directions of maximum heterogeneity (or principal components) of the cloud of individuals and the cloud of variables, without formulating a priori on the group structure of individuals or of variables.
L'AFD ou autre méthode de discrimination (arbre de classification ou réseaux neuromimétiques) est utilisée pour discriminer les groupes de traitement prédéfinis [Ripley, 1996 ; Venables & Ripley, 1999]. Il y a, à ce niveau, un a priori sur la structure de groupe. C'est elle qui définit a priori la signature biologique au sens statistique du terme. AFD or another method of discrimination (classification tree or neuromimetic networks) is used to discriminate predefined treatment groups [Ripley, 1996; Venables & Ripley, 1999]. There is, at this level, a priori on the group structure. It is this which defines a priori the biological signature in the statistical sense of the term.
La discrimination optimale des individus répartis en sous-groupes définis (espèces, variétés, groupes de traitement, The optimal discrimination of individuals divided into defined subgroups (species, varieties, treatment groups,
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groupes physiologiques), ces distinctions n'étant pas exhaustives, ni limitatives, par une classification d'individus ou par la connaissance préalable de ces groupes, est effectuée avantageusement par une AFD ou par des analyses neuromimétiques.
physiological groups), these distinctions not being exhaustive or limiting, by a classification of individuals or by prior knowledge of these groups, is advantageously carried out by AFD or by neuromimetic analyzes.
Au lieu de séparer les individus suivant l'hétérogénéité du nuage, en maximisant la distance entre individus, l'AFD cherche à maximiser la distance entre les barycentres des groupes. Dans un second temps, l'AFD sert à reconnaître la signature d'individus supplémentaires à tester, ceux-ci n'ayant pas servi à construire les fonctions ou axes discriminants, pour les affecter au groupe dont ils sont le plus proche. L'invention, de ce point de vue, génère une règle de décision. La signature biologique devient équivalente à l'ensemble des fonctions (ou axes) discriminantes définies par combinaison linéaire des variables d'origines retenues. Instead of separating individuals according to the heterogeneity of the cloud, by maximizing the distance between individuals, AFD seeks to maximize the distance between the centroids of the groups. In a second step, the AFD is used to recognize the signature of additional individuals to be tested, these having not been used to build the discriminating functions or axes, to assign them to the group of which they are the closest. The invention, from this point of view, generates a decision rule. The biological signature becomes equivalent to the set of discriminant functions (or axes) defined by linear combination of the chosen source variables.
La signature biologique peut être, alors, utilisée à des fins de repérage, sur des individus n'ayant pas servi à construire les fonctions discriminantes ni le modèle de classification. De manière concomitante, les fonctions discriminantes et les groupes de variables étant définis, il est possible d'effectuer une interprétation physiologique des voies métaboliques affectées par la perturbation en rapport avec son contexte, dans le cas ou les variables entrant dans le calcul des fonctions discriminantes sont déjà connues sur le plan structural. The biological signature can then be used for tracking purposes, on individuals who have not been used to construct the discriminant functions or the classification model. Concurrently, since the discriminant functions and the groups of variables are defined, it is possible to perform a physiological interpretation of the metabolic pathways affected by the perturbation in relation to its context, in the case where the variables used in the calculation of the discriminant functions are already known structurally.
Ensuite, le repérage des individus inconnus se fait par l'analyse comparée des résultats obtenus par la mise en oeuvre des techniques analytiques et de traitement statistique sur ces individus et des données issues d'un référentiel correspondant à l'espèce ou traitement auquel l'échantillon analysé pourrait être affecté. Then, the identification of unknown individuals is done by the comparative analysis of the results obtained by the implementation of analytical techniques and statistical treatment on these individuals and data from a reference system corresponding to the species or treatment to which the analyzed sample could be affected.
Ce référentiel est évolutif et obtenu par accumulation de résultats d'analyses en opérant comme défini ci-dessus, les échantillons étant traités de manière identique, dans des This repository is evolutionary and obtained by accumulation of analysis results by operating as defined above, the samples being treated identically, in
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conditions identiques à celles appliquées aux échantillons à analyser. conditions identical to those applied to the samples to be analyzed.
Les échantillons mis en oeuvre, selon l'invention, sont d'origine animale, végétale ou microbiologique. Ils proviennent, le plus généralement, de produits d'excrétion ou de secrétion, de tissus, de cellules ou de milieux de culture. Ils peuvent être sous forme de lyophilisats totaux ou partiels, d'extraits ou de broyats préparés à partir de matrices biologiques. The samples used according to the invention are of animal, plant or microbiological origin. They come most commonly from excretion or secretion products, tissues, cells or culture media. They may be in the form of total or partial lyophilisates, extracts or crushes prepared from biological matrices.
Les fluides biologiques utilisables comprennent l'urine, le plasma sanguin, le fluide séminal, la salive, le liquide céphalorachidien, la lymphe pour les animaux, la sève, les exsudats foliaires et floraux pour les végétaux, milieux de culture de microorganismes. Usable biological fluids include urine, blood plasma, seminal fluid, saliva, cerebrospinal fluid, lymph for animals, sap, leaf exfoliation and floral exfoliation for plants, microorganism culture media.
La fiabilité du procédé implique que les échantillons et les analyses soient effectuées dans les mêmes conditions. The reliability of the process implies that the samples and the analyzes are carried out under the same conditions.
Le procédé de discrimination de l'invention présente un grand intérêt dans de nombreuses applications comme mentionné ci-après. The discrimination method of the invention is of great interest in many applications as mentioned below.
L'invention vise, en particulier, l'application du procédé défini ci-dessus comme méthode d'investigation du phénotype pour permettre d'accéder à la composante génétique d'un individu. Elle peut aussi permettre de révéler l'incidence sur le métabolisme d'une perturbation d'origine environnementale. On citera par exemple la détermination d'indices de pollution. The invention aims, in particular, the application of the method defined above as a method of investigating the phenotype to allow access to the genetic component of an individual. It can also reveal the impact on the metabolism of an environmental disturbance. For example, the determination of pollution indices.
L'invention vise également l'application dudit procédé à la caractérisation de l'état physiologique propre à une population : l'invention permet notamment la vérification par signature de différents paramètres physiologiques (âge, sexe, état d'engraissement, lactation) ou nutritionnels (équilibre nutritionnel, origine et/ou qualification des matières premières alimentaires, présence de facteurs antinutritionnels ou bénéfiques à la santé). L'invention permet également la recherche biomédicale de signatures et/ou le diagnostic et/ou le suivi d'une pathologie (notamment celles dont la période de latence peut être longue : The invention also relates to the application of said method to the characterization of the physiological state specific to a population: the invention allows in particular the signature verification of various physiological parameters (age, sex, fattening state, lactation) or nutritional (nutritional balance, origin and / or qualification of food raw materials, presence of antinutritional factors or beneficial to health). The invention also allows the biomedical research of signatures and / or the diagnosis and / or the follow-up of a pathology (in particular those whose latency period can be long:
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cancer, encéphalopathies, neurodégénérescences, maladies auto-immunes, diabète). cancer, encephalopathies, neurodegenerations, autoimmune diseases, diabetes).
Selon encore un autre aspect, l'invention vise l'application dudit procédé de discrimination au repérage et/ou à l'identification de perturbations d'un système biologique par une substance d'activité pharmacologique ou par un microorganisme : l'invention permet le suivi des effets d'une substance entre groupes de traitement, c'est-à-dire la reconnaissance via leur signature biologique de l'utilisation d'anabolisants, mais également de substances thérapeutiques, ainsi que les effets de différents polluants ou xénobiotiques, de même que l'influence de l'infection par un microorganisme pathogène sur une population. According to yet another aspect, the invention aims at the application of said discrimination method to the identification and / or identification of disturbances of a biological system by a substance of pharmacological activity or by a microorganism: the invention makes it possible to monitoring the effects of a substance between treatment groups, that is to say the recognition via their biological signature of the use of anabolic agents, but also of therapeutic substances, as well as the effects of different pollutants or xenobiotics, same as the influence of infection by a pathogenic microorganism on a population.
Dans l'application, par exemple à l'identification d'anabolisants dans un échantillon biologique prélevé sur un individu, l'étude simultanée et sans a priori de toutes les variations du métabolisme selon le procédé de l'invention permet de rendre compte de manière très fine des variations du métabolisme générées par l'utilisation des anabolisants. In the application, for example to the identification of anabolic agents in a biological sample taken from an individual, the simultaneous and unbiased study of all the variations of the metabolism according to the process of the invention makes it possible to account in a very fine variations in metabolism generated by the use of anabolic steroids.
Ainsi, il est possible de dégager une signature biologique de l'état physiologique de traitement aux anabolisants, sans doser directement les anabolisants ou leurs résidus. Il est possible notamment de différencier indirectement les animaux selon le traitement anabolisant qu'ils ont suivi, mais également selon la dose administrée par rapport à des animaux non traités. Il est également possible au sein d'un groupe donné d'individus d'explorer la variabilité du métabolisme liée au sexe et à l'âge des animaux examinés. Thus, it is possible to release a biological signature from the physiological state of anabolic treatment, without directly dosing anabolic agents or their residues. It is possible in particular to indirectly differentiate the animals according to the anabolic treatment they have followed, but also according to the dose administered compared to untreated animals. It is also possible within a given group of individuals to explore the variability of sex and age-related metabolism of the animals examined.
Ainsi, l'invention permet une observation indirecte et sans a priori d'un phénotype, grâce à l'utilisation de nouvelles techniques non invasives, ou si possible non destructives pour l'organisme quant à l'obtention de l'échantillon étudié. Thus, the invention allows an indirect and a priori observation of a phenotype, through the use of new non-invasive techniques, or if possible non-destructive for the body to obtain the sample studied.
L'invention permet d'obtenir une information sur la totalité du métabolisme de l'animal, et ainsi de générer une signature biologique de la situation physiologique dans laquelle il se The invention makes it possible to obtain information on the entire metabolism of the animal, and thus to generate a biological signature of the physiological situation in which it occurs.
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trouve, par comparaison au reste de la population étudiée ou à une population de référence. found, by comparison with the rest of the study population or a reference population.
L'invention vise, en outre, l'utilisation de telles données pour constituer un système de référence, et une banque de données, pour une espèce animale ou un autre organisme, élaborés à partir des caractéristiques des profils des échantillons étudiés. De tels moyens permettent de vérifier la nature de la physiologie d'un animal inconnu ou d'un autre organisme vivant par sa signature biologique. The invention also aims to use such data to form a reference system, and a database, for an animal species or another organism, developed from the characteristics of the profiles of the samples studied. Such means make it possible to verify the nature of the physiology of an unknown animal or of another living organism by its biological signature.
D'autres caractéristiques et avantages sont donnés dans les exemples qui suivent aux fins d'illustration. Dans ces exemples, il est fait référence aux figures 1 à 6, qui représentent respectivement : - figure 1 : la carte HMBC-GAS pour l'individu no 22 (vache de réforme), - figure 2 : le résultat issu de la filtration de variables, - figure 3 : l'analyse multidimensionnelle AFD, - figure 4 : la carte HMBC-GAS pour l'urine collectée à l'abattage sur l'individu no 4463, implanté 4 fois, - figure 5 : le résultat de la filtration de variables, - figure 6 : l'analyse multidimensionnelle AFD. Other features and advantages are given in the following examples for purposes of illustration. In these examples, reference is made to FIGS. 1 to 6, which represent respectively: FIG. 1: the HMBC-GAS map for the individual No. 22 (cull cow), FIG. 2: the result obtained from the filtration of variables, - figure 3: the multidimensional AFD analysis, - figure 4: the HMBC-GAS map for urine collected at slaughter on the individual no. 4463, implanted 4 times, - figure 5: the result of the filtration of variables, - figure 6: multidimensional analysis AFD.
Exemple 1 : Etude de la variabilité physiologique d'un groupe d'urines de bovins prélevés en abattoir
Il s'agit d'urines provenant de trois catégories d'animaux : vaches de réforme, mâles castrés de 3-4 ans, veaux de moins d'un an. Example 1 Study of the physiological variability of a group of urine from cattle taken in slaughterhouses
These are urine from three categories of animals: cull cows, castrated males 3-4 years old, calves less than one year old.
Ce mode opératoire comprend :
1-la préparation (lyophilisation) des urines,
2-l'analyse RMN des lyophilisats obtenus,
3-l'intégration des données de l'analyse RMN,
4-l'analyse statistique des résultats. This procedure comprises:
1-the preparation (lyophilization) of the urine,
2-the NMR analysis of the lyophilisates obtained,
3-the integration of the NMR analysis data,
4-the statistical analysis of the results.
Chacune des étapes est détaillée ci-après. Each of the steps is detailed below.
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Lyophilisation des urines Chaque échantillon urinaire est préparé en procédant comme suit. Lyophilization of Urines Each urinary sample is prepared as follows.
Les urines prélevées sont conservées à-30 C jusqu'au moment de l'analyse. Une première analyse est destinée à estimer la quantité d'urine nécessaire pour récolter 500 mg de matière sèche. The urine collected is stored at -30 C until analysis. A first analysis is designed to estimate the amount of urine needed to harvest 500 mg of dry matter.
Environ 10 ml d'urine sont placés dans un tube à centrifugation de 50 ml, préalablement taré. Le volume introduit est alors pesé, avant recongélation dans le tube à centrifugation. Une congélation à une température de-80 C est préférable à une température de- 30oc, car elle est plus rapide (2 h) et fournit un volant thermique plus important lors du lancement de l'étape suivante. About 10 ml of urine are placed in a 50 ml centrifugation tube, previously tared. The volume introduced is then weighed, before refreezing in the centrifuge tube. Freezing at a temperature of -80 ° C is preferable at a temperature of 30 ° C because it is faster (2 h) and provides a larger thermal flywheel when launching the next step.
L'échantillon est ensuite lyophilisé jusqu'à sublimation de la totalité de l'eau contenue dans l'échantillon. Le lyophilisat est alors pesé, ce qui permet de connaître le volume nécessaire pour obtenir 500 mg de lyophilisat. L'opération de lyophilisation est réitérée sur le même flacon. Le lyophilisat ainsi récolté au terme de cette seconde étape est à nouveau pesé, puis repris dans un volume d'eau afin d'assurer une concentration finale ajustée à 500 mg par ml. L'échantillon est alors congelé. The sample is then lyophilized until all the water in the sample has been sublimated. The lyophilizate is then weighed, which makes it possible to know the volume necessary to obtain 500 mg of lyophilizate. The freeze-drying operation is repeated on the same bottle. The lyophilizate thus harvested at the end of this second step is again weighed and then taken up in a volume of water to ensure a final concentration adjusted to 500 mg per ml. The sample is then frozen.
Deux lyophilisations sont effectuées pour chaque échantillon urinaire. Chaque lyophilisat est mesuré indépendamment en RMN. Two lyophilizations are performed for each urinary sample. Each lyophilizate is independently measured by NMR.
Mesure RMN
Pour chaque urine, deux échantillons de concentration constante (500 mg/ml) sont analysés par RMN 2D. Une série d'expériences est enregistrée pour chaque lyophilisat. NMR measurement
For each urine, two samples of constant concentration (500 mg / ml) are analyzed by 2D NMR. A series of experiments is recorded for each lyophilisate.
Une sonde de détection inverse'Hz est utilisée pour sa grande sensibilité proton. Sont enregistrés : - un spectre proton sans élimination du pic de l'eau, - un spectre proton avec élimination du pic de l'eau par la technique dite Watergate [Piotto et al., 1992J ou par présaturation. Dans le cas d'une élimination de type Watergate, l'atténuation atteint un facteur 105, An inverse detection probe is used for its high proton sensitivity. Are recorded: - a proton spectrum without elimination of the peak of water, - a proton spectrum with elimination of the peak of water by the so-called Watergate technique [Piotto et al., 1992J or by presaturation. In the case of a Watergate elimination, the attenuation reaches a factor of 105,
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une expérience HMBC donnant les corrélations hétéronucléaires ('H-13C) à longues distances (2JC-H et 3JC-H) [Bax & Summers, 1986], un proton Watergate de contrôle.
an HMBC experiment giving heteronuclear correlations ('H-13C) at long distances (2JC-H and 3JC-H) [Bax & Summers, 1986], a proton Watergate control.
La séquence d'impulsion utilisée est celle d'une HMBC-GAS. The pulse sequence used is that of an HMBC-GAS.
Les paramètres d'acquisition sont les suivants. La fréquence
d'excitation basale dans la dimension li est de 500, 13 MHz. A cette fréquence basale est ajoutée une fréquence additionnelle 9031 Hz I 2Hz, fluctuant d'une mesure sur l'autre, car centrée sur le pic de l'eau. La fréquence d'excitation est de 125, 7728 MHz en dimension 13 C. La fenêtre spectrale en li est de 10,0982 ppm, soit 5050,50 Hz et de 222 ppm (soit 27921 Hz) en 13C. The acquisition parameters are as follows. Frequency
Basal excitation in the dimension li is 500, 13 MHz. At this basal frequency is added an additional frequency 9031 Hz I 2 Hz, fluctuating from one measurement to the other, because centered on the peak of the water. The excitation frequency is 125.7728 MHz in 13 C dimension. The spectral window in Li is 10.0982 ppm or 5050.50 Hz and 222 ppm (or 27921 Hz) in 13C.
Chaque signal de précession libre (FID) est digitalisé en 2048 points. 256 incréments (expériences unitaires d'une analyse en 2D) sont enregistrés en dimension 13C. Chaque incrément est le résultat de l'accumulation de 16 interférogrammes (FID) dans des conditions identiques, en vue d'augmenter le rapport signal/bruit. Each free precession signal (FID) is digitized in 2048 points. 256 increments (unit experiments of a 2D analysis) are recorded in 13C dimension. Each increment is the result of the accumulation of 16 interferograms (FID) under identical conditions, in order to increase the signal-to-noise ratio.
Les données acquises dans le domaine temps sont multipliées par une fonction de fenêtre de type sinus carré, afin d'augmenter la résolution du signal, puis elles subissent une transformation de Fourier en magnitude. Préalable à l'obtention de la transformée de Fourier, un double zéro-filling est effectué dans la dimension carbone, portant la résolution de 256 à 512 points dans cette dimension. Le temps d'acquisition de cette expérience est de 2 heures, ce qui porte la totalité de l'expérience à 2 h 40. Une carte HMBC-GAS est présentée en figure 1. Il s'agit de l'individu
no 22 qui appartient au groupe des vaches de réforme. L'échelle dans la dimension horizontale correspond aux déplacements chimiques'H. Elle s'étend sur une fenêtre de 10,098 ppm autour de la résonance de l'eau. Le spectre projeté est celui du li Watergate. On note la présence du pic de l'eau fortement atténué au centre du spectre, ainsi que la forte redondance de signaux dans cette dimension, information qui est révélée par l'utilisation d'une technique multidimensionnelle. La seconde The data acquired in the time domain are multiplied by a window function of type sine squared, in order to increase the resolution of the signal, then they undergo a Fourier transformation in magnitude. Prior to obtaining the Fourier transform, a double zero-filling is performed in the carbon dimension, bringing the resolution from 256 to 512 points in this dimension. The acquisition time of this experiment is 2 hours, which brings the totality of the experiment to 2:40. An HMBC-GAS card is presented in Figure 1. This is the individual
# 22 which belongs to the group of cull cows. The scale in the horizontal dimension corresponds to chemical shifts'H. It extends over a window of 10.098 ppm around the resonance of water. The projected spectrum is that of the Watergate li. We note the presence of the peak of water strongly attenuated in the center of the spectrum, as well as the strong redundancy of signals in this dimension, information that is revealed by the use of a multidimensional technique. The second
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dimension, verticale, est la dimension 13c dont l'échelle s'étend sur 220 ppm.
dimension, vertical, is the dimension 13c whose scale extends to 220 ppm.
Intégration
L'information contenue dans les cartes RMN 2D (HMBC) de chaque urine est traduite en données numériques par le calcul du volume de chaque pic de corrélation, en utilisant un système informatisé. Ce dernier applique un canevas dûment caractérisé, défini une seule fois pour toutes les cartes. Autour de chaque tache, des secteurs sont délimités et le volume est calculé par addition des intensités des points contenus dans le secteur en question. Ainsi, chaque tache de corrélation est digitalisée en variable ayant pour valeur l'intégrale des intensités sur le secteur donné. L'intégration a donné lieu à 266 variables. Les données obtenues font alors l'objet d'un traitement statistique multidimensionnel. Integration
The information contained in the 2D NMR maps (HMBC) of each urine is translated into numerical data by calculating the volume of each correlation peak, using a computerized system. The latter applies a duly characterized pattern, defined once for all cards. Around each spot, sectors are delimited and the volume is calculated by adding the intensities of the points contained in the sector in question. Thus, each correlation task is digitized into a variable having for value the integral of the intensities on the given sector. The integration resulted in 266 variables. The data obtained is then subjected to multidimensional statistical processing.
Analyse statistique multidimensionnelle des données obtenues par HMBC-GAS
Filtration des variables
La filtration des variables sert à définir les regroupements de variables corrélées structurellement et physiologiquement. De ces regroupements, seules les variables les plus informatives sont retenues. Ainsi, sur les 266 variables intégrées, 94 ont été retenues par l'analyse de variance (F significatif au seuil de 5%). Elles ont alors fait l'objet d'une classification hiérarchique selon leurs profils de corrélation. Enfin, une sélection a été opérée sur les 30 variables explicatives candidates (significatives au seuil de 1%) par l'analyse de leurs corrélations partielles. A chaque pas est sélectionnée la variable observée et sont rejetées toutes celles qui sont linéairement corrélées à celles-ci. La figure 2 montre que les variables sélectionnées décrivent au mieux l'ensemble des variables explicatives avec un minimum de redondance d'information. Multidimensional statistical analysis of data obtained by HMBC-GAS
Filtration of variables
Variable filtering is used to define groupings of structurally and physiologically correlated variables. From these groupings, only the most informative variables are retained. Thus, of the 266 integrated variables, 94 were retained by the analysis of variance (F significant at the 5% threshold). They were then classified hierarchically according to their correlation profiles. Finally, a selection was made on the 30 candidate explanatory variables (significant at the 1% threshold) by the analysis of their partial correlations. At each step is selected the observed variable and are rejected all those that are linearly correlated to them. Figure 2 shows that the selected variables best describe all the explanatory variables with a minimum of information redundancy.
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Les variables définitivement retenues sont les suivantes : varl83, var47, varl23, varl32, varl96, varl80, var218, varl75, varl25, var58, varll2, var266, varl70, varl33, var49, varl42, varl41. Ces variables correspondent principalement à des taches de corrélation de protons se situant entre 1 et 4,3 ppm, d'une part, et entre 6 et 7,5 ppm d'autre part. The variables definitively retained are the following: varl83, var47, varl23, varl32, varl96, var180, var218, var175, var125, var58, var112, var266, var170, var133, var49, var142, var141. These variables mainly correspond to proton correlation spots between 1 and 4.3 ppm on the one hand, and between 6 and 7.5 ppm on the other hand.
Analyse factorielle discriminante
L'analyse factorielle discriminante a été effectuée sur la matrice de dimensions réduites (18 variables retenues), concernant une mesure pour chacune des lyophilisations d'un échantillon urinaire. La variabilité des trois groupes est entièrement résumée sur les deux premiers facteurs. On rapporte sur la figure 3 la projection sur le plan défini par les axes factoriels 1 et 2 des individus appartenant aux trois groupes suivants : groupe 1 : vaches de réforme (F),
D groupe 2 : mâles castrés (boeufs de 3-4 ans) (Mc), groupe 3 : veaux de moins d'un an (V). Discriminant factor analysis
Discriminant factor analysis was performed on the matrix of reduced dimensions (18 variables retained), concerning a measurement for each lyophilization of a urine sample. The variability of the three groups is fully summarized in the first two factors. Figure 3 shows the projection on the plane defined by factorial axes 1 and 2 of individuals belonging to the following three groups: group 1: cull cows (F),
D group 2: castrated males (3-4 yr olds) (Mc), group 3: calves less than one year old (V).
La discrimination est significative au seuil de 10-4 (n = 54). On constate que les trois groupes sont parfaitement séparés. The discrimination is significant at the 10-4 level (n = 54). We see that the three groups are perfectly separated.
Cette analyse met en avant la possibilité de discriminer des animaux selon leur sexe et leur âge, c'est-à-dire selon des caractères phénotypiques. This analysis highlights the possibility of discriminating animals according to their sex and age, that is to say according to phenotypic characters.
Validation de la règle de décision
Une fois générée la règle de discrimination, l'estimation des erreurs associées à cette règle fournit un outil de validation de celle-ci. Validation of the decision rule
Once generated the rule of discrimination, the estimate of the errors associated with this rule provides a validation tool of this one.
La validation croisée permet d'appréhender la robustesse de la méthode de discrimination, sans avoir recours à un jeu d'individus à tester, et de clarifier l'incidence d'un nombre restreint de mesures sur le modèle [MacLachlan, 1992]. Un individu est successivement retiré de l'échantillon statistique total. Pour n individus, sont générés n échantillons de taille n-1. Sur chaque Cross-validation makes it possible to understand the robustness of the discrimination method, without resorting to a set of individuals to be tested, and to clarify the impact of a limited number of measures on the model [MacLachlan, 1992]. An individual is successively removed from the total statistical sample. For n individuals, n-1 samples are generated. On each
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échantillon, une AFD est effectuée, puis l'individu enlevé est projeté. Ses coordonnées sont calculées à partir des équations discriminantes du modèle obtenu avec n-1 individus. L'individu est ensuite attribué au groupe dont il est le plus proche, selon la règle de prédiction déterminée lors de la calibration de l'AFD. Cette attribution se retrouve dans la matrice de confusion . Un taux de mauvais classement par rapport au groupe d'origine est alors calculé [Lebart, Morineau, Piron, 1998]. sample, an AFD is performed, and then the removed individual is screened. Its coordinates are calculated from the discriminating equations of the model obtained with n-1 individuals. The individual is then assigned to the group he is closest to, according to the prediction rule determined during the calibration of the AFD. This attribution is found in the confusion matrix. A misclassification rate relative to the original group is then calculated [Lebart, Morineau, Piron, 1998].
L'appréciation de ces taux permet de valider la technique et de lui attribuer un intervalle de confiance. The assessment of these rates validates the technique and assigns a confidence interval.
Matrice de confusion
Confusion matrix
<tb>
<tb> Prédictions <SEP> Appartenances
<tb> (nombres <SEP> et
<tb> Initiales <SEP> Prédites
<tb> pourcentages)
<tb> Groupes <SEP> Total <SEP> F <SEP> Mc <SEP> v
<tb> F <SEP> 32 <SEP> 28 <SEP> 1 <SEP> 3
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 87,5 <SEP> 3,13 <SEP> 9,38
<tb> Mc <SEP> 16 <SEP> 0 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 0
<tb> V <SEP> 6204
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 33, <SEP> 33066, <SEP> 67
<tb> Total <SEP> 54 <SEP> 30 <SEP> 17 <SEP> 7
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 55,56 <SEP> 31,48 <SEP> 12,96
<tb>
F : vaches de réforme, Mc : boeufs de 3-4 ans, V : veaux de moins d'un an
Les individus appartenant aux groupes de la première colonne sont attribués selon chaque ligne aux différents groupes. <Tb>
<tb> Predictions <SEP> Appartenances
<tb> (numbers <SEP> and
<tb> Initials <SEP> Predictions
<tb> percentages)
<tb> Groups <SEP> Total <SEP> F <SEP> Mc <SEP> v
<tb> F <SEP> 32 <SEP> 28 <SEP> 1 <SEP> 3
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 87.5 <SEP> 3.13 <SEP> 9.38
<tb> Mc <SEP> 16 <SEP> 0 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 0
<tb> V <SEP> 6204
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 33, <SEP> 33066, <SEP> 67
<tb> Total <SEP> 54 <SEP> 30 <SEP> 17 <SEP> 7
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 55.56 <SEP> 31.48 <SEP> 12.96
<Tb>
F: cull cows, Mc: steers aged 3-4, V: calves less than one year old
The individuals belonging to the groups of the first column are attributed according to each line to the different groups.
Estimation des taux d'erreur de classement en fonction des groupes d'appartenance
Estimation of classification error rates according to membership groups
<tb>
<tb> Groupes <SEP> F <SEP> Me <SEP> V <SEP> Erreur
<tb> totale
<tb> Taux <SEP> d'erreur <SEP> de <SEP> 12,50 <SEP> 0 <SEP> 33,33 <SEP> 15,28
<tb> classement <SEP> (%)
<tb> <Tb>
<tb> Groups <SEP> F <SEP> Me <SEP> V <SEP> Error
<tb> total
<tb><SEP>SEP> Rate of <SEP> of <SEP> 12.50 <SEP> 0 <SEP> 33.33 <SEP> 15.28
<tb> ranking <SEP> (%)
<Tb>
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F : vaches de réforme, Mc : boeufs de 3-4 ans, V : veaux de moins d'un an
Ce taux d'erreur est relativement faible, compte tenu de la taille de l'échantillon, et de sa grande variabilité. Il provient essentiellement de la mauvaise attribution de 2 veaux sur un total de 6, ce qui est faible par rapport aux effectifs des autres groupes. Par ailleurs, 3 vaches de réforme ont été classées dans le groupe des veaux de moins d'un an. Un bon niveau de discrimination peut être atteint en augmentant le nombre d'animaux analysés. F: cull cows, Mc: steers aged 3-4, V: calves less than one year old
This error rate is relatively low, given the size of the sample, and its large variability. It stems mainly from the misallocation of 2 calves out of a total of 6, which is low compared to the numbers of the other groups. In addition, 3 cull cows were classified in the group of calves less than one year old. A good level of discrimination can be achieved by increasing the number of animals analyzed.
Exemple 2 : Discrimination d'urine de bovins selon le traitement anabolisant
On rapporte le mode opératoire appliqué aux urines de bovins implantés en 1999 avec l'association hormonale acétate de trenbolone-estradiol-17ss (Revalor-S) selon plusieurs groupes de traitement. Il s'agit d'urines provenant de quatre catégories : mâles castrés non-implantés dits témoins, traités avec un implant en début de traitement, un implant en début plus un implant à mipériode d'implantation, soit au bout de 45 jours, et enfin 4 implants en début de traitement. Deux prélèvements d'urine ont été effectués, à 10 et 90 jours après implantation. Ce mode opératoire comprend :
1-la lyophilisation des urines, 2-l'analyse RMN des lyophilisats obtenus,
3-l'intégration des données de l'analyse RMN,
4-l'analyse statistique des résultats. Example 2: Discrimination of cattle urine according to the anabolic treatment
The procedure applied to the urine of cattle implanted in 1999 with the trenbolone acetate-estradiol-17ss (Revalor-S) hormone combination is reported according to several treatment groups. These are urine from four categories: non-implanted castrated males called controls, treated with an implant at the beginning of treatment, an implant at the beginning plus a implant at the implantation period, or after 45 days, and finally 4 implants at the beginning of treatment. Two urine samples were taken at 10 and 90 days after implantation. This procedure comprises:
1-lyophilization of the urine, 2-NMR analysis of the lyophilisates obtained,
3-the integration of the NMR analysis data,
4-the statistical analysis of the results.
Préparation des échantillons
Le protocole de préparation des échantillons est le même que dans l'exemple 1. Sample preparation
The sample preparation protocol is the same as in Example 1.
Analyse RMN des lyophilisats
Pour chaque urine, deux échantillons de concentration constante (500 mg/ml) sont analysés par RMN 2D. Une série NMR analysis of lyophilizates
For each urine, two samples of constant concentration (500 mg / ml) are analyzed by 2D NMR. A series
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d'expériences est enregistrée pour chaque lyophilisat. Une sonde de détection inverse'H-13 C est utilisée pour sa grande sensibilité proton. Sont enregistrés : - un spectre proton sans élimination du pic de l'eau, - un spectre proton avec élimination du pic de l'eau par la technique dite Watergate [Piotto et al., 1992] ou par présaturation. Dans le cas d'une élimination de type Watergate, l'atténuation atteint un facteur 105, une expérience HMBC donnant les corrélations hétéronucléaires ('H-13C) à longues distances 2JC-H et 3JC-n, [Bax & Summers, 1986], - un spectre proton de contrôle avec élimination du pic de l'eau par la technique dite Watergate.
of experiments is recorded for each lyophilisate. An H-13 C reverse detection probe is used for its high proton sensitivity. Are recorded: - a proton spectrum without elimination of the peak of water, - a proton spectrum with elimination of the peak of water by the so-called Watergate technique [Piotto et al., 1992] or by presaturation. In the case of Watergate removal, the attenuation reaches a factor of 105, an HMBC experiment giving heteronuclear correlations ('H-13C) at long distances 2JC-H and 3JC-n, [Bax & Summers, 1986] a proton spectrum of control with elimination of the peak of water by the so-called Watergate technique.
La séquence d'impulsion utilisée est celle d'une HMBC-GAS. The pulse sequence used is that of an HMBC-GAS.
Les paramètres d'acquisition sont les mêmes que ceux décrits dans l'exemple 1. Le temps d'acquisition de cette expérience est de 2 heures, ce qui porte la totalité de l'expérience à 2 h 40. La figure 4 présente une HMBC-GAS pour l'individu no 4463. Il s'agit d'un veau traité avec 4 implants de type Revalor-S. La mesure a été effectuée sur le prélèvement à l'abattage. The acquisition parameters are the same as those described in Example 1. The acquisition time of this experiment is 2 hours, bringing the totality of the experiment to 2:40. Figure 4 presents an HMBC -GAS for the individual no 4463. This is a calf treated with 4 implants of the Revalor-S type. The measurement was made on the slaughter levy.
Intégration des données de l'analyse RMN
L'information contenue dans les cartes RMN 2D (HMBC) de chaque urine est traduite en données numériques par le calcul du volume de chaque pic de corrélation, en utilisant un système informatisé comme décrit dans l'exemple 1. Integration of NMR analysis data
The information contained in the 2D NMR maps (HMBC) of each urine is translated into numerical data by calculating the volume of each correlation peak, using a computerized system as described in Example 1.
L'intégration a permis de générer 313 variables Les données obtenues font alors l'objet d'un traitement statistique multidimensionnel. Integration has generated 313 variables. The data obtained is then subjected to multidimensional statistical processing.
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Analyse statistique multidimensionnelle des données obtenues par HMBC-GAS
Filtration des variables
La filtration de variables sert à définir les regroupements de variables corrélées parce que liées structuralement ou physiologiquement. De ces regroupements, seules les variables les plus informatives sont retenues. L'analyse de variance a révélé 106 variables explicatives (F significatif au seuil de 5%). La classification hiérarchique a été réalisée sur le profil des corrélations (r2) entre les variables explicatives candidates. La sélection itérative sur l'analyse des corrélations partielles (p2) de ces variables candidates permet de rejeter celles qui sont redondantes avec les variables sélectionnées. Cette classification a été recoupée avec l'analyse des corrélations partielles. Multidimensional statistical analysis of data obtained by HMBC-GAS
Filtration of variables
Variable filtering is used to define groupings of correlated variables because they are structurally or physiologically related. From these groupings, only the most informative variables are retained. The analysis of variance revealed 106 explanatory variables (F significant at the threshold of 5%). The hierarchical classification was performed on the correlation profile (r2) between the candidate explanatory variables. The iterative selection on the analysis of the partial correlations (p2) of these candidate variables makes it possible to reject those which are redundant with the selected variables. This classification has been cross-checked with the partial correlation analysis.
Finalement, 10 regroupements de variables ont été retenus. Une seule variable partiellement corrélée à la variable de classes est retenue par groupe. Les résultats de cette filtration sont présentés dans la figure 5. Cette figure montre l'intérêt d'une sélection drastique des variables : sur 313 corrélations RMN intégrées, 10 ont été retenues de manière à ce qu'elles soient toutes explicatives et présentent un minimum de redondance d'information. Finally, 10 groupings of variables were selected. Only one variable partially correlated to the class variable is retained per group. The results of this filtration are presented in figure 5. This figure shows the interest of a drastic selection of the variables: out of 313 integrated NMR correlations, 10 have been selected so that they are all explanatory and present a minimum redundancy of information.
Les variables sélectionnées sont celles qui caractérisent un
cluster et qui ont le p2 le plus élevé du cluster, avec un seuil de rejet de 104. Les variables sont les suivantes : var28, varl90, var63, varl87, var51, var49, varl27, varl83, var231, var215. Ces variables correspondent principalement à des taches de corrélation de protons se situant entre 1 et 4, 3 ppm, d'une part, et entre 6 et 7,5 ppm d'autre part. The selected variables are those that characterize a
cluster and which have the highest p2 of the cluster, with a rejection threshold of 104. The variables are: var28, varl90, var63, varl87, var51, var49, varl27, varl83, var231, var215. These variables mainly correspond to proton correlation spots between 1 and 4, 3 ppm, on the one hand, and between 6 and 7.5 ppm, on the other hand.
Analyse factorielle discriminante
L'analyse factorielle discriminante a été effectuée sur la matrice de dimensions réduites (10 variables), pour le prélèvement à 90 jours. La variabilité des quatre groupes est résumée sur les Discriminant factor analysis
Discriminant factor analysis was performed on the reduced size matrix (10 variables) for the 90 day sampling. The variability of the four groups is summarized in the
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trois facteurs discriminants. On rapporte sur la figure 6 les résultats de l'AFD sur le plan décrit par les deux premiers axes factoriels. Les groupes projetés sont les suivants : groupe 1 : témoins non implantés (T), groupe 2 : traitement avec 1 implant de stéroïdes (1), groupe 3 : traitement avec 2 implants de stéroïdes (2), groupe 4 : traitement avec 4 implants de stéroïdes (4).
three discriminating factors. Figure 6 shows the results of AFD on the plane described by the first two factorial axes. The proposed groups are: group 1: non-implanted controls (T), group 2: treatment with 1 steroid implant (1), group 3: treatment with 2 steroid implants (2), group 4: treatment with 4 implants steroids (4).
La discrimination est significative au seuil de 10-4 (n=30). Discrimination is significant at the 10-4 level (n = 30).
Ces résultats permettent une excellente discrimination graphique qui est par ailleurs très hautement significative. Il est ainsi possible de discriminer les animaux témoins des animaux traités qualitativement sur le premier axe. Cette séparation représente 69% de la variabilité totale. La signature biologique urinaire des animaux témoins est très différente de celle des animaux implantés. En revanche, le second axe discrimine les animaux traités selon la dose d'implantation. Cet axe représente 24% de la variance totale. La discrimination selon cet axe permet de révéler l'intensité du traitement appliqué. Cette analyse met en évidence la possibilité de discriminer les animaux implantés (traités aux stéroïdes) des témoins, non seulement qualitativement mais quantitativement, et ce, dès le dixième jour de traitement (non représenté), lors de la mise en place des perturbations physiologiques conduisant à l'accrétion protéique et la fonte lipidique. These results allow excellent graphic discrimination which is also very highly significant. It is thus possible to discriminate the control animals from animals treated qualitatively on the first axis. This separation represents 69% of the total variability. The urinary biological signature of the control animals is very different from that of the implanted animals. On the other hand, the second axis discriminates the animals treated according to the implantation dose. This axis represents 24% of the total variance. Discrimination along this axis reveals the intensity of the treatment applied. This analysis highlights the possibility of discriminating the implanted animals (steroid-treated) of the controls, not only qualitatively but quantitatively, and this, from the tenth day of treatment (not shown), during the establishment of the physiological disturbances leading to to protein accretion and lipid melt.
Validation de la règle de décision
Les mêmes règles de tests de validation que celles présentées à l'exemple 1 ont été utilisées pour attester de la robustesse de la méthode de discrimination établie sur le jeu d'essai. Validation of the decision rule
The same validation test rules as those presented in Example 1 were used to attest to the robustness of the discrimination method established on the test set.
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Matrice de confusion
Confusion matrix
<tb>
<tb> Prédictions <SEP> Appartenances
<tb> (nombres <SEP> et <SEP> Initiale <SEP> Prédites
<tb> pourcentages) <SEP> s
<tb> Groupes <SEP> Total <SEP> T <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4
<tb> T <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> % <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> % <SEP> 0
<tb> 2 <SEP> 0
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 0
<tb> 4 <SEP> 80008
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> Total <SEP> 30 <SEP> 8 <SEP> 4 <SEP> 10 <SEP> 8
<tb> % <SEP> 100 <SEP> 26,67 <SEP> 13, <SEP> 33 <SEP> 33,33 <SEP> 26,67
<tb> <Tb>
<tb> Predictions <SEP> Appartenances
<tb> (numbers <SEP> and <SEP> Initial <SEP> Predictions
<tb> percentages) <SEP> s
<tb> Groups <SEP> Total <SEP> T <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4
<tb> T <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>% <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb>% <SEP> 0
<tb> 2 <SEP> 0
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 0
<tb> 4 <SEP> 80008
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> Total <SEP> 30 <SEP> 8 <SEP> 4 <SEP> 10 <SEP> 8
<tb>% <SEP> 100 <SEP> 26.67 <SEP> 13, <SEP> 33 <SEP> 33.33 <SEP> 26.67
<Tb>
T : témoins, 1 : traitement par 1 implant, 2 : traitement par 2 implants successivement, 4 : traitement par 4 implants. T: controls, 1: treatment with 1 implant, 2: treatment with 2 implants successively, 4: treatment with 4 implants.
Les individus appartenant aux groupes de la première colonne sont attribués selon chaque ligne aux différents groupes. The individuals belonging to the groups of the first column are attributed according to each line to the different groups.
Estimation des taux d'erreur de classement en fonction des groupes d'appartenance
Estimation of classification error rates according to membership groups
<tb>
<tb> Groupes <SEP> Erreur
<tb> totale
<tb> Taux <SEP> d'erreur <SEP> de <SEP> 0 <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 8, <SEP> 75
<tb> classement <SEP> (%)
<tb>
T : témoins, 1 : traitement par 1 implant, 2 : traitement par 2 implants successivement, 4 : traitement par 4 implants. <Tb>
<tb> Groups <SEP> Error
<tb> total
<tb><SEP>SEP> error rate of <SEP> 0 <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 8, <SEP> 75
<tb> ranking <SEP> (%)
<Tb>
T: controls, 1: treatment with 1 implant, 2: treatment with 2 implants successively, 4: treatment with 4 implants.
Le taux d'erreur faible provient du fait que l'échantillon est bien décrit par les variables retenues pendant la phase d'apprentissage (établissement de la règle de discrimination), ce qui permet d'attribuer l'individu retiré avec un risque d'erreur relativement faible. Si l'on augmente le nombre de variables introduites, la discrimination n'est pas plus précise. La règle de discrimination ainsi calibrée permet de reconnaître une situation frauduleuse de traitement aux anabolisants sur ce type d'animaux. The low error rate results from the fact that the sample is well described by the variables retained during the learning phase (establishment of the discrimination rule), which makes it possible to attribute the withdrawn individual with a risk of relatively small error. If we increase the number of introduced variables, the discrimination is not more precise. The rule of discrimination thus calibrated makes it possible to recognize a fraudulent situation of anabolic treatment on this type of animals.
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Légendes des figures
Exemple 1
Figure 1 : Carte HMBC-GAS pour l'individu n 22 (vache de réforme). L'échelle dans la dimension horizontale correspond aux déplacements chimiques lH. Elle s'étend sur une fenêtre de 10,098 ppm autour de la résonance de l'eau. Le spectre projeté est celui du li Watergate, à titre indicatif. Noter la présence du pic de l'eau fortement atténué au centre du spectre, ainsi que la forte redondance de signaux dans cette dimension, information qui est révélée par l'utilisation d'une technique multidimensionnelle. La seconde dimension, verticale, est la dimension l3C, dont l'échelle s'étend sur 222 ppm. Legends of the figures
Example 1
Figure 1: HMBC-GAS map for individual # 22 (cull cow). The scale in the horizontal dimension corresponds to the chemical shifts lH. It extends over a window of 10.098 ppm around the resonance of water. The projected spectrum is Watergate, for guidance. Note the presence of the strongly attenuated water peak in the center of the spectrum, as well as the strong redundancy of signals in this dimension, information that is revealed by the use of a multidimensional technique. The second dimension, vertical, is dimension 13C, whose scale extends over 222 ppm.
Figure 2 : Filtration de variables par classification hiérarchique provenant des individus décrivant la variabilité biologique en élevage bovin. La classification hiérarchique permet de classer selon leurs corrélations les variables candidates. Les variables dont le nom est indiqué ont été retenues au terme de la filtration. L'échelle d'indices d'agrégation indiquée sur le dendrogramme correspond au coefficient de corrélation des clusters (regroupements ou singleton). Les fortes corrélations se situant en bas du dendrogramme sont essentiellement d'ordre structural. Figure 2: Filtration of variables by hierarchical classification from individuals describing biological variability in cattle rearing. The hierarchical classification makes it possible to classify according to their correlations the candidate variables. The variables whose name is indicated were retained at the end of the filtration. The aggregation index scale indicated on the dendrogram corresponds to the correlation coefficient of the clusters (groupings or singleton). The strong correlations at the bottom of the dendrogram are essentially structural.
Les corrélations d'ordre physiologique se situent plus au dessus. The physiological correlations are above.
Il apparaît que les variables sélectionnées sont décorrélées et présentent une redondance d'information minimale. It appears that the selected variables are uncorrelated and have minimal information redundancy.
Les variables de la classification sont explicatives de façon significative pour une probabilité de rejet de 5%. Les variables définies comme candidates sont explicatives de la structure en groupes car leur F est significatif (seuil de probabilité de rejet fixé à 1%). Sont ensuite sélectionnées itérativement celles dont le p2 est maximal. Celles qui sont linéairement corrélées à la variable sélectionnée sont alors rejetées. Ainsi, les variables sélectionnées sont explicatives de la structure en groupes et sont très peu corrélées entre elles. 18 variables ont été sélectionnées. The variables in the classification are significantly explanatory for a 5% probability of rejection. The variables defined as candidates are explanatory of the group structure because their F is significant (reject probability threshold set at 1%). Are then selected iteratively those whose p2 is maximum. Those that are linearly correlated to the selected variable are rejected. Thus, the selected variables are explanatory of the structure in groups and have very little correlation with each other. 18 variables were selected.
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Figure 3 : Analyse Factorielle Discriminante sur la variabilité biologique d'animaux de l'espèce bovine abattus. Le premier axe discriminant permet une discrimination entre les femelles et les veaux (sur la gauche), d'une part, et les mâles castrés (sur la droite) d'autre part. Cet axe discriminant explique 90% de la variabilité totale du jeu. Le deuxième axe explique 10% de la variabilité totale. Les adultes se situent en bas, les veaux en haut, ce qui correspond à une discrimination selon la maturité de l'animal. Figure 3: Discriminant Factor Analysis on the biological variability of bovine animals slaughtered. The first discriminant axis allows discrimination between females and calves (on the left), on the one hand, and castrated males (on the right) on the other hand. This discriminating axis explains 90% of the total variability of the game. The second axis explains 10% of the total variability. The adults are at the bottom, the calves at the top, which corresponds to a discrimination according to the maturity of the animal.
La significativité de la discrimination est calculée par le test de Wilks, qui donne la probabilité pour que la discrimination observée soit due au hasard. Dans ce cas, elle est de 0,0001. The significance of the discrimination is calculated by the Wilks test, which gives the probability that the observed discrimination is due to chance. In this case, it is 0.0001.
Légendes des groupes :
F : vaches de réforme, Mc : mâles castrés âgés de 3-4 ans,
V : veaux de moins d'un an. Group captions:
F: cull cows, Mc: castrated males 3-4 years old,
V: calves under one year old.
Exemple 2
Figure 4 : Carte HMBC-GAS pour l'individu 4463 traité par 4 implants de Revalor-S. La mesure est effectuée sur l'urine collectée à l'abattage. L'animal étudié a été implanté avec une quadruple dose pendant 90 jours. L'échelle dans la dimension horizontale correspond aux déplacements chimiques'H. Elle s'étend sur une fenêtre de 10,098 ppm autour de la résonance de l'eau. Le spectre projeté est celui du li Watergate, à titre indicatif. Noter la présence du pic de l'eau fortement atténué au centre du spectre, ainsi que la forte redondance de signaux dans cette dimension, information qui est révélée par l'utilisation d'une technique multidimensionnelle. La seconde dimension, verticale, est la dimension 13C, dont l'échelle s'étend sur 222 ppm. Example 2
Figure 4: HMBC-GAS card for the 4463 individual treated with 4 Revalor-S implants. The measurement is performed on urine collected at slaughter. The animal studied was implanted with a quadruple dose for 90 days. The scale in the horizontal dimension corresponds to chemical shifts'H. It extends over a window of 10.098 ppm around the resonance of water. The projected spectrum is Watergate, for guidance. Note the presence of the strongly attenuated water peak in the center of the spectrum, as well as the strong redundancy of signals in this dimension, information that is revealed by the use of a multidimensional technique. The second dimension, vertical, is the 13C dimension, whose scale extends to 222 ppm.
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Figure 5 : Filtration de variables par classification hiérarchique des variables candidates, recoupée avec une analyse des corrélations partielles sur le jeu traitements stéroïdiens . La classification hiérarchique permet de classer selon leurs corrélations les variables candidates. Les variables dont le nom est indiqué ont été retenues au terme de la filtration. L'échelle d'indices d'agrégation indiquée sur le dendrogramme correspond au coefficient de corrélation des clusters (regroupements ou singleton). Les fortes corrélations se situant en bas du dendrogramme sont essentiellement d'ordre structural. Figure 5: Filtration of variables by hierarchical classification of the candidate variables, cross-checked with an analysis of the partial correlations on the game steroidal treatments. The hierarchical classification makes it possible to classify according to their correlations the candidate variables. The variables whose name is indicated were retained at the end of the filtration. The aggregation index scale indicated on the dendrogram corresponds to the correlation coefficient of the clusters (groupings or singleton). The strong correlations at the bottom of the dendrogram are essentially structural.
Les corrélations d'ordre physiologique se situent plus au dessus. The physiological correlations are above.
Il apparaît que les variables sélectionnées sont décorrélées et présentent une redondance d'information minimale. It appears that the selected variables are uncorrelated and have minimal information redundancy.
Les variables définies comme candidates sont explicatives de la structure en groupes car leur valeur de F est significative (seuil de probabilité de rejet 5%). Sont ensuite sélectionnées itérativement celles dont le p2 est maximal. Celles qui sont linéairement corrélées à la variable sélectionnée sont alors rejetées. Ainsi, les variables sélectionnées sont explicatives de la structure en groupe et sont très peu corrélées entre elles. 10 variables ont ainsi été sélectionnées. The variables defined as candidates are explanatory of the structure in groups because their value of F is significant (threshold of probability of rejection 5%). Are then selected iteratively those whose p2 is maximum. Those that are linearly correlated to the selected variable are rejected. Thus, the selected variables are explanatory of the group structure and have very little correlation with each other. 10 variables were selected.
Figure 6 : Signature biologique de traitements anabolisants par Analyse Factorielle Discriminante. Le premier axe discriminant permet une discrimination entre animaux témoins (sur la gauche), d'une part, et animaux traités aux anabolisants (Revalor-S) depuis 90 jours (sur la droite) d'autre part. Cet axe discriminant explique 69% de la variabilité totale du jeu. Le deuxième axe explique 24% de la variabilité totale, et correspond à une
discrimination selon la dose implantée, c'est-à-dire selon le gradient d, intensité du traitement anabolisant. Le troisième axe (non représenté) explique les derniers 7% de variabilité. La significativité de la discrimination est calculée par le test À de Wilks, qui donne la probabilité pour que la discrimination observée soit due au hasard. Dans ce cas, elle est de 0,0001. Figure 6: Biological signature of anabolic treatments by Discriminant Factor Analysis. The first discriminant axis allows discrimination between control animals (on the left), on the one hand, and animals treated with anabolic (Revalor-S) for 90 days (on the right) on the other hand. This discriminating axis explains 69% of the total variability of the game. The second axis explains 24% of the total variability, and corresponds to a
discrimination according to the implanted dose, that is to say according to the gradient of intensity of the anabolic treatment. The third axis (not shown) explains the last 7% of variability. The significance of the discrimination is calculated by the Wilks test, which gives the probability that the observed discrimination is due to chance. In this case, it is 0.0001.
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Légende des groupes :
T : animaux témoins non implantés,
1 : animaux ayant subi un traitement anabolisant avec 1 implant de stéroïdes,
2 : animaux ayant subi un traitement anabolisant avec 2 implants de stéroïdes,
4 : animaux ayant subi un traitement anabolisant avec 4 implants de stéroïdes. Legend of groups:
T: non-implanted control animals,
1: animals having undergone anabolic treatment with 1 steroid implant,
2: animals having undergone anabolic treatment with 2 steroid implants,
4: animals having undergone anabolic treatment with 4 implants of steroids.
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