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Interview Anne Goelzer et Nadia Bessoltane
Bioinformatique et Mathématiques: outils complémentaires pour explorer la biologie des systèmes
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Entretien
Comment a débuté votre collaboration ?
A INRAE mais aussi dans d’autres instituts, il existe des structures appelées CATI pour Centre Automatisé de Traitement de l’Information. Ce sont des lieux de production informatique ou de services en soutien à une communauté scientifique ciblée. En 2019, Anne a participé au montage du CATI SysMics (Systems Biology for Omics) autour des approches de biologie des systèmes pour l’analyse intégrative de données multi-”omiques”. Nadia a rejoint ce dernier afin de travailler sur le déploiement de méthodes statistiques exploitant des données “omiques” hétérogènes à l’aide des processus biologiques. C’est dans ce cadre que les premiers échanges entre Anne et Nadia ont eu lieu. Les premiers travaux conjoints et plus concrets ont émergé en 2021. Cette année (2024), Nadia a décidé de débuter une thèse et Anne fera partie de ses encadrants.
Quelle est la question scientifique vous ayant mené à collaborer ensemble ?
Anne et quelques équipes de l’IJPB s'intéressent à la modélisation multi-échelle des plantes intégrant des informations au niveau cellulaire, multi-cellulaire, tissulaire dans le but de mieux prédire les phénotypes de plantes en fonction des stades d'évolution ou des conditions environnementales (conditions normales qui vont servir de contrôle et conditions environnementales contraintes telles que des stress hydriques, des stress azotés et la combinaison des deux). Un des aspects de cette recherche consiste à analyser les données “omiques” générées dans ce cadre, dans le but de les intégrer entre elles et avec les informations fonctionnelles. C'est dans ce cadre que Nadia intervient avec ses collègues : Delphine Charif, bioinformaticienne et Audrey Hulot, statisticienne.
Quels sont vos domaines de recherche / d'expertise ?
Anne travaille sur la modélisation de cellules, en particulier leurs réseaux métaboliques par des approches déterministes. Elle travaille également sur l’intégration de données à travers les modèles (estimation de paramètres des modèles par exemple). Anne a initialement travaillé sur les bactéries et transite vers les plantes depuis quelques années. Elle modélise des populations de cellules de différents tissus de plantes afin de les interconnecter pour aller jusqu’à la modélisation de la plante entière.
Nadia est spécialiste dans l'analyse de données issues de séquençage haut-débit, notamment RNA-seq, DNA-seq ainsi que les données protéomique et métabolomique. Elle effectue ces analyses dans le but d'extraire et de combiner un maximum d'informations qu'elle enrichit par la suite grâce aux nombreuses bases de connaissances biologiques.
Quel type de travaux effectuez-vous dans le cadre de votre collaboration ?
Tout d'abord, pour situer le contexte, cette question scientifique a été abordée dans le cadre d'un premier projet exploratoire financé par l’INRAE, puis est maintenant approfondie dans un projet ANR multidisciplinaire regroupant des experts en biologie (IJPB, IPSiM), mathématiques (MaIAGE, MICS) et bioinformatique (IJPB, MaIAGE). Les objectifs de ce projet consistent à mieux comprendre la stratégie d’allocation de ressources de la plante Arabidopsis thaliana en combinant modélisation mathématique multi-échelle et expériences biologiques. En particulier, il s’agit de construire des modèles quantitatifs de plantes entières, de les valider expérimentalement, mais aussi de développer les outils logiciels et les algorithmes nécessaires à leur génération, calibration et simulation. Ce projet implique donc des échanges fréquents entre Anne et les expérimentalistes afin de définir le plan expérimental adéquat pour remplir les objectifs scientifiques et acquérir les données expérimentales pour la calibration et la validation du modèle.
Dans ce cadre, Anne construit, calibre et valide des modèles quantitatifs intégrant une reconstruction détaillée des processus cellulaires à partir de l’analyse de la littérature et de discussions avec des experts de l'organisme "modèle”. Les modèles représentent le fonctionnement de l'organisme et permettent ainsi la prédiction de leur phénotype (flux, concentrations de protéines, vitesse de croissance) dans une condition expérimentale donnée, et sont spécialisés par type de tissus (c'est-à-dire spécifier les processus par type de tissus ou par type de population de cellules en extrayant de l’information dans des bases de données par exemple, afin de trouver des gènes qui vont coder pour certains types de réactions).
Nadia est impliquée à plusieurs niveaux du projet tout d'abord en mettant en place les pipelines pour spécialiser les modèles en utilisant les données “omiques”. Elle travaille également à l'alignement des informations extraites sur des graphes de connaissances permettant de faire ressortir des traits pertinents non identifiés par l'utilisation des méthodes statistiques "classiques". Aussi, l'analyse et l'intégration de données multi-”omiques” (RNA-seq, métabolomique, protéomique) vont permettre une interprétation plus approfondie pour des conditions expérimentales données.
Votre environnement de travail est-il majoritairement formé de bioinformaticien·ne·s, de biologistes ou est-ce en proportion équivalente ? Est-ce une équipe plateforme, une équipe de recherche ou autre ?
Nadia travaille au sein d’une équipe proposant des services en bioinformatique. Elle travaille étroitement avec une collègue bioinformaticienne ayant le même profil qu’elle, Delphine Charif et une autre collègue statisticienne, Audrey Hulot. Elles interagissent beaucoup avec les autres équipes de recherche de l’Institut afin de leur apporter leur aide sur le volet bioinformatique dans le cadre de leurs projets de recherche.
Anne est quant à elle rattachée à une équipe de recherche, en région parisienne, spécialisée en biologie des systèmes travaillant sur des approches déterministes. Cette équipe est principalement composée de mathématiciens. Anne est en détachement au sein d’une équipe de recherche toulousaine depuis plusieurs mois, qui est composée d’informaticiens, de bioinformaticiens et de statisticiens travaillant sur des méthodes statistiques en lien avec l’Intelligence Artificielle.
Quelle est la clé pour des échanges facilités ?
Au début de cette collaboration, les échanges n’étaient pas si évidents car chaque collaborateur utilisait un vocabulaire différent, propre à son domaine de compétences. Par exemple, le terme “modèle” n’a pas le même sens pour un modélisateur, un statisticien et un bioinformaticien. Selon Anne, qui a l’habitude de travailler à l’interface de diverses disciplines depuis plusieurs années, la clé est de clarifier le vocabulaire assez tôt lors des échanges. De plus, il lui semble essentiel de s’intéresser aux questions de l’autre discipline, de rendre intelligibles ses propres questions d'intérêt aux non-spécialistes (les questions de biologistes doivent être compréhensibles -et intéressantes- pour les matheux, et inversement), et par conséquent d’être prêt à investir du temps afin de bien comprendre les avantages et limites des approches de chacun. L’idée est d’être capable de faire progresser simultanément les questions des deux disciplines, et d’éviter qu’une discipline ne soit qu’au service de l’autre.
Leurs messages
Informez-vous bien sur les divers cursus en bioinformatique proposés par les différentes structures d’enseignement. Faites bien la différence entre un diplôme en biologie avec des notions abordées en bioinformatique et un diplôme complet en bioinformatique, les notions abordées ne seront pas autant approfondies dans les deux cas. Montrez également un intérêt pour le développement de méthodes et les nouveautés !
En effet, soyez curieux et restez ouverts. Soyez sensibles à d’autres disciplines que la vôtre. N’ayez pas peur des mathématiques ! Un peu de culture en mathématiques vous permettra de mieux appréhender certains challenges et de favoriser les échanges avec vos collaborateurs dans certains projets.
Boutique de goodies de la SFBI
Nous avons le plaisir de vous annoncer l’ouverture de la boutique officielle de goodies SFBI (https://sfbi.tunetoo.com/).
Vous y trouverez des tee-shirts, des sweat-shirts, des casquettes, des mugs, … avec les nouveaux visuels SFBI mais également les “anciens”. De nombreux modèles sont disponibles (avec le visuel sur le devant ou dans le dos) ainsi que différentes couleurs. Nous espérons que vous trouverez votre bonheur.
Nous en profitons pour remercier l’ensemble des participants au concours de visuels et féliciter une nouvelle fois les trois gagnants : Elisabeth Hellec, Céline Chantry-Darmon et Cyprien Guérin.
N’hésitez pas à partager l’information autour de vous et à faire des commandes groupées dans vos labos. On compte sur vous pour nous donner vos impressions et partager vos objets/visuels favoris sur les réseaux (X ; BlueSky ; LinkedIn).
Bilan des offres d’emplois et stages 2023
Pour l’année 2023, 866 annonces ont été postées:
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429 offres s’adressaient aux étudiants pour des stages de niveaux BTS à M2, les stages de M2 représentant la majorité des offres étudiantes (256), ainsi que 102 thèses, et 42 contrats d’apprentissage.
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437 offres d’emploi dont 22,2% à durée indéterminée. La majorité de ces offres (57,4%) s’adressaient aux candidat·e·s en ingénierie ( de AI à IR en passant par les autres postes en ingénierie du monde du privé), dont 80,5% en contrat court. Environ un tiers des offres étaient destinées aux chercheur·se·s et enseignant·e·s chercheur·se·s dont 11,7% pour des postes à durée indéteminée, et enfin 9,1% aux autres postes, dont 62,5% pour des postes à durée indéteminée.
On retrouve majoritairement des offres du domaine de l’analyse de données séquences (méta-, épi-)génomiques et transcriptomiques et notamment via les technologies single-cell. Nous retrouvons également le développement de méthode dans les domaines du machine learning, de intelligence artificielle, du deep learning et de la modélisation (bio-)statistique.
La majorité des annonces publiées concernent le territoire français (94% dont 2 en Guadeloupe, 2 à la Réunion et 1 en Polynésie Française), 40 de ces annonces concernent le territoire européen et 12 sont réparties ailleurs dans le monde.
Plus précisément, en France, 40% des annonces concernent la région Île-de-France et 55,7% d'entre elles sont localisées à Paris. Environ 1/3 des offres se répartissent équitablement dans les régions Occitanie (15% dont 43,8% à Montpellier et 21,9% à Toulouse) et Auvergne-Rhône-Alpes (13,5% dont 48% à Lyon et 22% à Grenoble).
Pour 2024, à la date du 29/02/2024, 130 offres ont déjà été mises en ligne sur le site de la SFBI.
Nous espérons que chaque offre a trouvé et trouvera un candidat. Bonne recherche à tous
Interview Eric Rivals et Alexandre David
Du développement d’outils à la conquête des marchés, une collaboration durable
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Entretien
Comment a débuté votre collaboration ?
Il y a une dizaine d’années, à son retour en France, Alexandre a monté son groupe de recherche sur la régulation de l’expression des gènes au niveau traductionnel. C’était à l'époque un domaine émergent et le développement d’outils bioinformatiques était nécessaire. La prise de contact avec Eric, après qu’il ait assisté à un de ses séminaires sur l’analyse de transcriptome, a mené à des premiers travaux exploratoires sur la mise au point et l'analyse de Ribo-seq chez l'humain, avec la proposition d'une approche originale et d'un logiciel pour une question classique en biologie : le biais d'usage des codons.
Comment a évolué votre collaboration au fil du temps ?
Au fil des années, les projets plutôt théoriques ont laissé place à des projets ayant des objectifs plus appliqués en cancérologie, mais aussi à d’autres projets fondamentaux, notamment grâce à l’obtention d’un financement LabEx pluridisciplinaire (biologie, physique, maths et bioinformatique), multi-laboratoires pour un projet méthodologique qu’Eric a dirigé durant 4 ans. La complémentarité des expertises de chacun a permis d’explorer des questions complexes relatives à l’acquisition de résistance aux traitements dans les cancers colorectaux au travers de l'analyse conjointe du transcriptome et du traductome. Le but d’un tel projet est de découvrir les voies métaboliques dérégulées et les processus moléculaires à l'œuvre dans l’acquisition de la résistance.
Par la suite, ils ont élargi leur éventail de possibilités en cherchant des collaborateurs apportant de nouvelles compétences provenant d’autres disciplines. En effet, Christophe Hirtz, responsable de la Plateforme de Protéomique Clinique au CHU de Montpellier, a rejoint avec enthousiasme leurs projets. Ces derniers nécessitaient des connaissances en biochimie pour développer et appliquer des techniques de spectrométrie de masses, généralement utilisées en protéomique, à l’étude des modifications chimiques des nucléosides. En combinant l'analyse des modifications biochimiques des ARN isssus de prélévements tumoraux et des algorithmes d'apprentissage automatique, ils ont réussi à prédire le stade d'avancement du plus fréquent des cancers du cerveau, le gliome. Ces travaux ont donné lieu à un brevet et une publication. Afin d'améliorer la technique de détection, le projet a bénéficié des compétences d'une équipe de chimie aussi située à Montpellier. Cette collaboration multi-culturelle fonctionne ainsi depuis quelques années et émule les recherches dans chacune des disciplines impliquées.
Aujourd'hui, cet axe de recherche se développe dans un projet d'innovaton et de maturation technologique visant des applications cliniques pour le diagnostic précoce de cancers. Les objectifs différent de ceux de projets plus théoriques : il s'agit d'apporter des solutions technologiques d'aide à la décision aux médecins et cliniciens. Ils mènent des discussions préalables afin d'identifier les questions précises posées par les cliniciens, d'en comprendre les enjeux et voir comment cette nouvelle approche peut aider dans le traitement, la prise en charge, ou le suivi des patients.
Comment arrivez-vous à faire avancer vos projets communs ?
Le recrutement commun d’étudiant·e·s en thèse et en master est une étape essentielle à la faisabilité des projets. Ils recherchent en particulier des étudiant·e·s étant intéressé·e·s par acquérir la double compétence biologie/bioinformatique, qu’ils forment par la suite aux deux domaines. Ces doubles compétences sont d’ailleurs recherchées à l’interface avec les autres disciplines composant leur cluster de recherche (bioinformatique/biophysicien, biologie/chimie, etc.). Elles sont importantes à la fois pour les projets, car l’étudiant·e prend en compte les spécificités de chaque discipline et permet de faire un pont solide entre elles, mais aussi pour l’étudiant·e qui saura parler le langage de chaque discipline , ce qui n’est pas si courant, et facilitera les futures collaborations.
Leur message
Le mot d’ordre est d’être curieux, “Faut y aller !” , ne pas rester dans les sentiers battus. Une grande demande en bioinformatique est associée au séquençage haut-débit, mais il n’y a pas que ça comme technologie, la spectrométrie de masse par exemple a besoin de développement. “Regardez ce qui a été développé pour différentes technologies, ne restez pas dans une niche ! Il faut trouver la sienne !”, il faut sortir de sa zone de confort tous les 5-10 ans pour avoir un regard neuf, apprendre de nouvelles choses et pouvoir innover.
Il y a beaucoup de sujets passionnants et ça vaut le coût d’acquérir une vraie compréhension des deux domaines, ça demande des efforts mais qui sont rapidement récompensés. Les personnes ayant une bonne connaissance de l’informatique (algorithmique, apprentissage automatique, programmation) sont en particulier les bienvenues.
Ingénieure d’Études en Ingénierie Logicielle
Le 19/06/2023
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Entretien
Quels sont vos domaines de recherche ou d'expertise?
Pendant 9 ans, j’ai travaillé en tant qu’ingénieure en développement et déploiement d’applications sur la plateforme bioinformatique Migale de l’unité MaIAGE. Depuis 3 ans, j’ai rejoint l’équipe de recherche StatInfOmics au sein de la même unité. Je suis amenée à traiter des données assez hétérogènes allant des données « omiques » (génomique, transcriptomique, …) mais également des données issues de traitement automatique de la langue (text-mining) par exemple.
Concrètement, en quoi cela consiste ?
Mon travail consiste à développer des outils (bio)informatiques afin d’analyser ces données, les mettre à disposition de la communauté, les visualiser, …
Concrètement, je participe à la mise en place de workflow d’analyses. Le dernier en date est un workflow de détection de pseudogènes chez les bactéries. C’est une collaboration entre mon équipe mais également l’Institut Pasteur. Je mets également à disposition des bases de données, comme par exemple, Omnicrobe qui est une base de données dédiée aux habitats et phénotypes de micro-organismes. Sa particularité est qu’elle regroupe des données issues de différentes sources (PubMed, GenBank, DSMZ, CIRM). Je développe des interfaces web, comme Genoscapist qui permet de visualiser des données hétérogènes le long d’un génome. On peut en effet, parcourir des données d’annotation mais également des données d’expression.
En dehors de cette activité de développement qui occupe la majorité de mon temps, je suis également impliquée dans des actions de formation. En effet, depuis plus de 10 ans, je suis formatrice dans le cadre du cycle Bioinformatique par la pratique de la plateforme Migale.
Collaborez-vous avec des biologistes ? Quel type de collaboration est-ce ?
Une grande partie des outils que je développe sont à destination de microbiologistes. Je collabore donc étroitement avec eux afin de bien comprendre leurs questions de recherche et leurs besoins. La majorité des projets sur lesquels je travaille sont des collaborations entre bioinformaticiens, mathématiciens, informaticiens et microbiologistes. Chacun apporte ses compétences pour répondre à une problématique ciblée et partagée.
Quel avenir imaginez-vous pour la bioinformatique ?
La bioinformatique est un domaine qui a émergé il y a maintenant quelques années. C’est un domaine vaste, qui englobe plusieurs champs d’applications, que ce soit l’analyse de séquences, la bioinformatique structurale, l’analyse de réseaux, … C’est un domaine en constante évolution, avec l’émergence de nouveaux outils, de nouvelles méthodologies, … L’apport de la bioinformatique dans le domaine de la recherche n’est plus à démontrer. Outre les aspects de FAIRification des données et des analyses qui sont au cœur de la bioinformatique depuis quelques temps, il y a probablement des réflexions à avoir également côté RSE (Responsabilité Sociétale des Entreprises) dans notre domaine. Comment contribuer aux enjeux du développement durable dans le domaine de la bioinformatique ?
Votre message à destination des étudiants/jeunes bioinformaticiens ?
Ne vous fermez aucune porte, soyez curieuses et curieux ! Tout au long de votre parcours professionnel, que ce soit en stage ou même plus tard, explorez votre environnement. Visitez des laboratoires divers et variés : équipe de recherche, plateforme de service. Échangez avec des collègues de tout horizon : analyste, développeur, (bio)statisticien, mathématicien, biologiste, … Travaillez si possible sur des organismes différents : les plantes, les bactéries, l’Homme, … Et pour finir, n’oubliez pas, qu’en bioinformatique, on a la chance d’avoir une communauté très riche et plutôt bien structurée alors n’hésitez pas à la mobiliser si besoin et à partager.