MorphoNet: un navigateur de formes en 3D au service de la biologie
Publié par Isabelle le 08/07/2019 à 14:00
Source: CNRS INS2I

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 (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ; elle se...) de différentes natures et à différentes échelles a conduit à une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus...), sans précédent, de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) 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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), et à plusieurs échelles de taille et de complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par...). Cette explosion de données a toutefois un coût: leur exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.), 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.

MorphoNet 28.06.2019 Exemple d'application de l'outil MorphoNet: étude de l'anatomie (L'anatomie (provenant du nom grec ἀνατομία anatomia, provenant du verbe ἀνατέμνειν anatemnein,...). Partager Audiodescription (L'audiodescription est une sorte de sous-titrage[1] adapté aux déficients visuels (non-voyants et malvoyants).)

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 (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une...) massif (Le mot massif peut être employé comme :) 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 (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord, leur architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) web crée un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) 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 (L'interopérabilité est la capacité que possède un produit ou un système dont les interfaces sont intégralement connues à fonctionner avec d'autres...) 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 (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.) 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 (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur...) 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 (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) d'une nouvelle génération de navigateurs morphodynamiques. Ce "navigateur de formes" a jusque-là été exploité dans les domaines autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) du vivant, mais il est amené à être utilisé par une très large communauté (industriels, enseignement (L'enseignement (du latin "insignis", remarquable, marqué d'un signe, distingué) est une pratique d'éducation visant à développer...) supérieur...) puisqu'il permet l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) 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 Leggio, Julien Laussu, Axel Carlier, Christophe Godin, Patrick Lemaire & Emmanuel Faure.

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