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Dans le cadre du 5ème Workshop Inter-Cancéropôles de BioInformatique, le 25 septembre au CIRC de Lyon,  trois chercheurs éminents s’expriment sur l’avènement de la bioinformatique dans la recherche en cancérologie. Interrogés indépendamment, ils en viennent à des conclusions très similaires.

Le 5ème Workshop Inter-Cancéropôles de BioInformatique du 25 septembre au CIRC de Lyon a été un véritable succès (voir résumé du congrès et interview d’intervenants). Dans le cadre de ce congrès, nous avons interrogé 3 chercheurs éminents sur l’avènement de la bioinformatique dans la recherche en cancérologie.

Annick Harel-Bellan est responsable du laboratoire CEA-CNRS « épigénétique et cancer », membre des Instances Scientifiques de la Fondation ARC et Présidente de la Société Française du Cancer. Ses travaux portent entre autres sur le contrôle épigénétique de la différentiation ou la prolifération cellulaires. Notamment, ses recherches sur les miRNA et siRNA ont conduit à l’établissement d’une plateforme génomique fonctionnelle de ciblage haut débit et à l’utilisation extensive de techniques de bioinformatique telles que le deep sequencing.

Pascal Barbry est directeur de l’Institut de Pharmacologie Moléculaire et cellulaire de Sophia-Antipolis où il anime l’équipe CNRS « Physiologie génomique des Eucaryotes ». Il est membre des Instances Scientifiques de la Fondation ARC, et du comité exécutif de l’infrastructure nationale France-Génomique. Il siège dans le Comité Scientifique du 5èmeWorkshop de BioInformatique. Ses recherches portent sur le rôle des micro-ARNs dans la différenciation épithéliale. Son équipe réalise les développements technologiques et bioinformatiques de la plateforme de génomique fonctionnelle de Sophia-Antipolis, qu’il a créée.

Manolo Gouy est responsable de l’équipe « Bioinformatique et Génomique Evolutive » du laboratoire « Biométrie et Biologie Evolutive » (CNRS-Université Lyon 1). Il est également Président du Conseil Scientifique du Swiss Institute of Bioinformatics. Ses travaux portent sur la phylogénie moléculaire (histoire évolutive des espèces à partir de l’analyse comparative des génomes) et sur les mécanismes moléculaires à l’origine de l’évolution des séquences génomiques et des répertoires de gènes.

POURQUOI LA BIOINFORMATIQUE EST-ELLE DEVENUE ESSENTIELLE À LA RECHERCHE EN CANCÉROLOGIE ?

A.H.B : « L’accès à des révolutions techniques comme les séquençages de nouvelle génération permet d’appréhender ce qui se passe dans la cellule au niveau global. On regarde tous les gènes déréglés, y compris les petites molécules faiblement représentées. On obtient donc une quantité énorme de données particulièrement complexes nécessitant des techniques de bio-informatique très puissantes. » 

M.G. : « L’analyse individuelle de chaque tumeur, la recherche des mutations génétiques importantes pour la transformation tumorale engendrent des séquences génomiques en très grand nombre, qui doivent être comparées. Comme pour la génétique des populations, on se retrouve avec un grand nombre de variants dont on recherche les effets fonctionnels éventuels. Les techniques utilisées sont dépendantes des progrès récents et continus des techniques de séquençage. »  

P.B. : « Le séquençage permet d’obtenir des quantités d’informations génétiques énormes et d’une précision inégalée sur l’homme et toutes les espèces vivantes. Les quantités d’informations à traiter ont augmenté de façon vertigineuse, obligeant à mettre en place de nouvelles capacités de traitement et à améliorer les algorithmes pour rendre possible la fouille des données. »  

QU’APPORTE LA BIOINFORMATIQUE À LA RECHERCHE EN CANCÉROLOGIE ?

P.B. : « La mesure multi-paramétrique mise en œuvre dans les approches haut-débit, a permis aux biologistes de mieux appréhender les variations interindividuelles et de mieux définir les groupes d’études en cancérologie. On peut aussi mesurer finement les variations du nombre de copies des gènes, et voir chez un même individu l’évolution spatio-temporelle de la maladie et l’hétérogénéité des cellules touchées. Enfin, on comprend mieux l’importance de certaines voies métaboliques : des variations peuvent affecter des gènes appartenant à une même voie métabolique, aboutissant à l’obtention de profils d’expression voisins. »

A.H.B. : « On peut grâce à ces nouvelles techniques trouver des centaines de nouveaux oncogènes, suppresseurs de tumeurs et modifications génétiques dans les cellules cancéreuses. L’utilisation de la bioinformatique dans le domaine de la cancérologie permet surtout l’analyse des données ; mais il y a aussi une utilisation importante en modélisation mathématique qui permet de discriminer entre plusieurs hypothèses. Par exemple, on peut analyser avec des modèles mathématiques la dynamique des différentes populations de cellules cancéreuses. On peut enfin reconstituer les voies métaboliques en analysant les mutations sur un ou plusieurs oncogènes. »  

M.G. : « L’ADN des cellules tumorales présente des mutations fonctionnelles. Comme en biologie évolutive, on peut donc faire des comparaisons de séquences. On peut regarder la différence entre le génome des tumeurs et celui des tissus sains, l’histoire évolutive des tumeurs, leur phylogénie et leur transmission. Il y a un parallèle entre le développement de la tumeur et les processus d’évolution. »  

QUELLES SONT LES ENJEUX FUTURS DE L’UTILISATION DE LA BIOINFORMATIQUE DANS LA RECHERCHE EN CANCÉROLOGIE ?

A.H.B. : « L’analyse bioinformatique permet une application diagnostique de classification des tumeurs. A moyen terme, les tumeurs seront classifiées par analyse bio-informatique dans les laboratoires d’analyse, les hôpitaux et les centres anti-cancéreux. »  

P.B. : « Un des axes majeurs est l’approche diagnostique (la recherche de bio-marqueurs précoces). L’intégration multi-techniques et multi-échelles des mesures permettra d’identifier les informations propres à chaque cellule et sa susceptibilité à devenir tumorale. Une autre dimension concerne la modélisation des systèmes biologiques. A moyen terme, ceci pourrait permettre de tester l’impact de nouveaux traitements anti-tumoraux « virtuels » dans une cellule également « virtuelle », ce qui limiterait le nombre d’expériences à utiliser avant d’optimiser un nouveau traitement. »  

QUELLES SONT LES LIMITES DE L’UTILISATION DE LA BIOINFORMATIQUE DANS LA RECHERCHE EN CANCÉROLOGIE ?

M.G. : « On se retrouve avec des masses de données qui identifient des milliers de mutants génétiques dans une tumeur. Mais il y a une question de validation fonctionnelle : la bioinformatique propose des candidats mais elle ne résout pas. Une mutation récurrente dans une tumeur n’est pas obligatoirement impliquée dans le développement tumoral. Les phénomènes moléculaires limitent une mutation qui serait positivement sélectionnée par les outils bioinformatiques. Il y a des bonnes pratiques indispensables à mettre en œuvre. »  

P.B. : « La bioinformatique reste un outil au service des biologistes. Ce sont eux qui sont susceptibles de mieux comprendre les modèles expérimentaux sur lesquels ils travaillent et d’en extraire les informations les plus pertinentes. L’analyse bioinformatique doit être nourrie par des échanges permanents entre biologiste et bioinformaticien pour affiner les paramètres, modifier les modèles, jusqu’à mettre en exergue les traits vraiment importants dans le système étudié. »  

QU’EN EST-IL DES INFRASTRUCTURES FRANÇAISES ET EUROPÉENNES DE BIOINFORMATIQUE ?

A.H.B. : « A l’international, et en France notamment, il n’y a pas suffisamment de reconnaissance de la bioinformatique. Il y a quelques années nous avions beaucoup de difficultés pour effectuer du deep sequencing, maintenant la situation est en train d’évoluer. Il est indispensable de multiplier les plateformes de service et de soutenir la recherche en informatique et en imagerie. Ces plateformes doivent s’adapter aux besoins de la recherche et être reliées à des équipes de recherches qui développent en permanence de nouveaux outils. »  

P.B. : « Les annonces de séquençage systématique des tumeurs à des fins diagnostiques impliquent la mise en place d’énormes entrepôts de données et la construction d’outils permettant leur fouille dans des conditions optimisées. Ce type d’infrastructure n’existe pas en France et doit être développé. »  

M.G. : « En Europe ce n’est pas homogène, même s’il existe un  Institut Européen de Bioinformatique. En Suisse par exemple c’est exceptionnel, il y a un Institut fédérateur au niveau national et un soutien institutionnel considérable. Mais en France, ce n’est pas comparable, il y a de l’espace pour de nouvelles initiatives mais le domaine de la bioinformatique est peu structuré.»

Entretiens réalisés par  A.G.

crédit photo (couverture): Noak  LeBar Floréal / Fondation ARC