Paris, 19 novembre 2013

Lancement d'E-Biothon, une plateforme en réseau pour accélérer et faire progresser la recherche en bio-informatique

Le CNRS, IBM, Inria, l'Institut français de Bioinformatique et la start-up innovante SysFera déploient E-Biothon, une plateforme Cloud expérimentale (1) pour accélérer et faire progresser la recherche en biologie, santé et environnement. Disposant de 200 teraoctets (1012 octets) de stockage et d'une puissance de calcul de 28 téraflops (1012 flops), elle fournira aux chercheurs et à l'ensemble de la communauté scientifique un portail applicatif et une puissance de calcul importante. Ceci permettra d'aborder le traitement des données complexes de la biologie d'aujourd'hui afin de mettre au point les logiciels applicatifs de demain. La plateforme est présentée du 18 au 21 novembre 2013 lors de l'événement majeur du calcul haute performance : le salon Supercomputing (SC 13) à Denver.
La France a toujours été à la pointe dans la recherche médicale, notamment en ce qui concerne les grandes "épidémies" et pathologies de notre temps (SIDA, cancer ou encore diabète). L'analyse génétique et protéomique des virus ou des patients apparaît de plus en plus importante pour aider à découvrir de nouveaux traitements. Les avancées technologiques récentes, tel que les séquenceurs haut-débit, permettent aux chercheurs en biologie d'avoir accès à des quantités gigantesques d'informations brutes (des péta-octets de données sont générées par an) sur la composition des virus, des bactéries ainsi que sur l'espèce humaine. Analyser ces données pour en extraire du sens, est une tâche ardue qui nécessite d'énormes quantités de traitements informatiques.

C'est pour accélérer ces traitements que le CNRS, IBM, lnria, l'Institut français de Bioinformatique et SysFera se sont associés (2) pour mettre à la disposition des chercheurs cette plateforme de Cloud, hébergée à l'Idris (3), le centre du CNRS pour le calcul numérique intensif de très haute performance, situé à Orsay. Associant un portail applicatif et une puissance de calcul importante, elle permettra de mettre au point les logiciels et les applications qui permettront d'accélérer la recherche en biologie et en santé, en particulier en génomique et en protéomique. L'objectif est de faire progresser plus rapidement la compréhension des maladies génétiques, notamment les maladies neuromusculaires et d'accélérer drastiquement la découverte de nouveaux traitements de rupture. Elle vise aussi à accélérer la recherche en écologie-biodiversité afin de mieux comprendre notre environnement.

La plateforme est constituée de systèmes haute performance IBM Bluegene/P représentant une puissance de 28 téraflops associée à  200 teraoctets de stockage, et de la solution SysFera-DS qui offre aux utilisateurs un portail web d'accès aux ressources de calcul. À travers ce portail, les chercheurs ont accès à tout un environnement de travail leur permettant d'exécuter simplement les traitements informatiques en lien avec les analyses dans les domaines de la génomique, protéomique et métabolomique,  puis de gérer les données générées, tout cela à partir d'un simple navigateur web.

Dans un premier temps, trois applications pilotes ont été déployées, notamment dans les domaines de l'épidémiologie et de la bio-diversité. Après cette phase initiale de déploiement, l'objectif est maintenant d'ouvrir cette plateforme soutenue par France Grilles et l'Institut français de Bioinformatique, à l'ensemble de la communauté scientifique.

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NANOBIOLOGIE : LA MICROMANIPULATION DES MOLÉCULES

Si l'on regarde une cellule vivante sous le microscope optique, il y a à l'évidence de nombreux phénomènes dynamiques actifs comme : la division et les mouvements cellulaires, le transport d'objets dans la cellule ou encore la formation et disparition de structures intracellulaires comme les organelles. Des macromolécules complexes, qui jouent le rôle de petites machines à l'échelle moléculaire, sont à l'origine de ces phénomènes actifs. Ces molécules agissent en grand nombre dans une cellule vivante, invisible dans le microscope optique du fait de leur petite taille de l'ordre de quelques nanomètres. Les prototypes de ces molécules sont les moteurs moléculaires qui consomment un carburant chimique qu'ils transforment en travail mécanique. Dans les dix dernières années, des techniques de micromanipulation ont permis d'étudier les propriétés mécaniques de ces molécules à l'échelle d'une molécule unique. Des techniques de fluorescence et de pince optique permettent de mesurer des forces de l'ordre de piconewtons et des déplacements de quelques nanomètres. Il existe toute une diversité de moteurs moléculaires : des moteurs linéaires qui se déplacent le long de filaments rigides ; des moteurs rotatifs, qui tournent dans une membrane cellulaire ; des systèmes de moteurs qui génèrent des mouvements oscillatoires, permettant la nage de certains organismes unicellulaires. Enfin, il y a des molécules qui se déplacent le long de la double hélice de l'ADN, le porteur du code génétique. Ces molécules ouvrent l'hélice, dupliquent le code ou créent une copie sur un brin d'ARN. L'étude des propriétés physiques de molécules individuelles par des techniques de micromanipulation est importante pour mieux comprendre leur fonctionnement dans des structures biologiques complexes. Finalement, la fusion de structures artificielles nanotechnologiques avec des molécules individuelles biologiques permet de créer artificiellement des systèmes moléculaires actifs qui représentent un premier pas vers une technologie de moteurs moléculaires.

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LA CELLULE DE SCHWANN.

Son interaction avec les nerfs passe par un vocabulaire (neuromédiateurs...) et une grammaire (récepteurs, canaux ioniques...) qui modulent les transmissions nerveuses et synaptiques. La vision obsolète de la cellule gliale, Cendrillon toute dévouée de sa Seigneurie Le Neurone, cède aujourd'hui le pas devant le concept d'interactions neuro-gliales. Ces interactions intimes et vitales pour chacun des acteurs utilisent un vocabulaire (neuromédiateurs, facteurs de croissance, molécules d'adhésion...) et une grammaire (récepteurs, canaux ioniques, mécanismes de transduction, régulation de l'expression génomique) d'une grande richesse. Dans cette première émission nous commencerons notre voyage linguistique et grammatical par la périphérie en nous plongeant dans le dialogue intime entre la cellule de Schwann et le neurone. Puis dans une seconde émission nous nous lancerons à l'assaut des multiples cellules gliales du système nerveux central.

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LES CELLULES GLIALES CENTRALES

Cellules gliales et neurones ont une origine moins mouvementée, mais aussi en partie commune. Leurs destins sont inséparables, leurs fonctions sont complémentaires et sans cellules gliales, le neurone ne pourrait pas survivre

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