MorphoNet : un navigateur de formes en 3D au service de la biologie

Résultats scientifiques Image

La recherche à l’interface entre l’informatique et la biologie a récemment permis le développement d’un nouvel outil : MorphoNet, qui offre la possibilité d’étudier des objets biologiques 3D à différentes échelles (de l’ADN à l’anatomie).

Dans le domaine du vivant, le développement de nouvelles technologies d’imagerie de différentes natures et à différentes échelles a conduit à une explosion, sans précédent, de données biologiques massives prenant une large part dans le domaine du big data. Ces données décrivent l'évolution des formes biologiques dans l’espace, le temps, et à plusieurs échelles de taille et de complexité. Cette explosion de données a toutefois un coût : leur exploration, leur intégration et leur interprétation quantitatives nécessitent généralement des compétences de traitement qui dépassent celles de la plupart des utilisateurs produisant ces données. Ces problèmes entravent la compréhension des processus sous-jacents du fait de difficultés d’interprétation et de partage de ces données au sein et entre les communautés scientifiques.

Les chercheurs ont développé ici une philosophie conceptuellement analogue à celle qui a présidé au développement de navigateurs génomiques sur le web en réponse à la révolution causée par le développement de technologies de séquençage massif en parallèle. L’interprétation des énormes quantités de données génétiques produites a conduit au développement de nouveaux outils de visualisation intuitifs et interactifs, les « navigateurs génomiques » qui permettent de lire, d’interpréter et de partager des données massives à différentes échelles au sein de grandes communautés scientifiques. Le succès de ces navigateurs génomiques est largement dû à deux facteurs. Tout d’abord, leur architecture web crée un environnement intuitif et évite l’installation de logiciels complexes et difficiles à maintenir compte tenu de l’évolution des systèmes d’exploitation. Par ailleurs, le développement de formats génériques permet une interopérabilité entre les systèmes et facilite le partage des données.

Dans cet esprit, MorphoNet est un « navigateur de formes » permettant la visualisation de structures morphodynamiques complexes et la projection sur ces structures d’informations quantitatives et qualitatives. Pour faciliter les interactions entre les utilisateurs et les projets, et leur appropriation par une grande communauté scientifique ou industrielle, les chercheurs ont créé des formats génériques de données. Ces « gabarits » permettent d’intégrer de manière simple et automatisée tous types de données 3D et toutes informations quantitatives associées. Le système peut ainsi s’interfacer avec de grandes bases de données génétiques ou phénotypiques. MorphoNet constitue la première implémentation d’une nouvelle génération de navigateurs morphodynamiques. Ce « navigateur de formes » a jusque-là été exploité dans les domaines autour du vivant, mais il est amené à être utilisé par une très large communauté (industriels, enseignement supérieur…) puisqu’il permet l’interaction avec des données 3D dans n’importe quel domaine (architecture, conception de pièces industrielles…).

Publication :

MorphoNet: an interactive online morphological browser to explore complex multi-scale data

Bruno Leggio123, Julien Laussu1, Axel Carlier4, Christophe Godin23, Patrick Lemaire13 & Emmanuel Faure12345

  • 1. a. b. c. d. Centre de Recherche de Biologie cellulaire de Montpellier (CRBM - CNRS/Université de Montpellier)
  • 2. a. b. c. Laboratoire Reproduction et Développement des Plantes (RDP - Univ Lyon/ENS de Lyon/UCB Lyon 1/CNRS/INRA/Inria)
  • 3. a. b. c. d. Institut de Biologie Computationnelle (IBC - Université de Montpellier)
  • 4. a. b. Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT - CNRS/Université Toulouse 1 Capitole/Université Toulouse 2 Jean Jaurès/Université Toulouse 3 Paul Sabatier/INP Toulouse)
  • 5. Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM - CNRS/Université de Montpellier)

MorphoNet

Exemple d'application de l'outil MorphoNet : étude de l'anatomie.

Audiodescription

Contact

Emmanuel Faure
Chargé de recherche CNRS au LIRMM