Projets soutenus en 2018

MuSE – Multi-Omics and Metabolic models iNtegration to study growth Transition in Escherichia coli

Delphine ROPERS, Inria Grenoble Rhône Alpes -- Projet soutenu par BioSyL

Living organisms adapt their physiology to environmental and genetic perturbations through a wide reshuffling of their metabolism. At the level of metabolic networks, this implies modifications in the fluxes through biochemical reactions, which result from catalytic protein–metabolite and regulatory interactions at the genetic, post-transcriptional, allosteric, and kinetic levels. Advanced –omics technologies allow to monitor these changes. The biggest challenge nowadays is to integrate the data and especially to make sense of them. Indeed, given that information may be incomplete or noisy, it is far from trivial to infer the precise part of the metabolism that was directly affected by the perturbation. Although there exist methods that attempt to solve this problem, none is fully satisfying from a biological point of view or efficient from an algorithmic perspective, which may again limit any biological insight to be gained from –omics data. The MuSE project aims at addressing both issues by bringing together two teams of different expertise, who know each other enough to facilitate the difficult inter-discipline dialog, but who have never concretely worked together yet.
What each team can thus gain from the other is fully new in relation to what they have been able to do separately in the past. The main expected result is a method that finds the cause-consequence chain between a given perturbation and the reorganization of the metabolism. The method is based on the representation of a metabolic network as a directed hypergraph, with or without stoichiometry, to extract the subnetwork playing a role in the change of metabolite concentrations or/and change of enzymatic expression, which for the sake of simplicity, will be called the metabolic hyperstory associated to such a change. The method will be able to use absolute metabolomics and transcriptomics data, and will be applied as proof-of-concept to analyze the post-transcriptional regulation of the carbon central metabolism of the bacterium Escherichia coli.A

Coordinateur du projet : ROPERS Delphine
Laboratoire : Equipe-projet Ibis, Inria
Tutelle : Inria

Laboratoires impliqués et les tutelles : Equipe-projet Erable, Inria, CNRS (UMR 5558) et Université Claude Bernard Lyon 1

VOIR ET COMPRENDRE LES INTERACTIONS LONGUE-DISTANCE DANS LA CHROMATINE

Geneviève FOUREL, LBMC, ENS de Lyon -- Projet soutenu par BioSyL

Nous proposons de créer un film animé scientifique didactique, consacré à l’organisation du génome dans le noyau des cellules, mettant particulièrement en lumière les aspects dynamiques. L'objectif principal est de faciliter la communication entre les nombreuses disciplines ayant aujourd'hui pour objet le génome, allant de la biologie à la physique et la bioinformatique.
Le génome doit être envisagé comme un écosystème où tous les segments sont en interaction fonctionnelle - et parfois en interaction physique aussi. Dans le film, il s’agirait de « montrer » comment les forces en présence dans des processus élémentaires du vivant, à l’échelle de l’infiniment petit, règlent la chorégraphie des interactions stochastiques au sein du noyau. Et comment, au final le génome peut remplir sa fonction de codage de l’information génétique. Le film dans sa globalité (Le Film) est un projet à long-terme, où se succéderaient une dizaine de séquences concernant chacune un processus élémentaire, ou un niveau d’organisation du noyau. En guise de preuve-de-concept, dans le projet ici soumis (Le Projet), nous proposons de réaliser la première séquence du Film, qui mettrait le projecteur sur les interactions à longue-distance dans la chromatine. On expliquera ainsi comment un segment d’ADN 'A' peut avoir une influence sur la fonction d’un deuxième segment 'B' au sein du noyau, et donc entre autres comment les gènes sont régulés de façon à ce qu’ils s’expriment au bon endroit au bon moment. Mais les implications de ce phénomène d'interaction à longue-distance vont bien au delà de la régulation des gènes : c'est en fait véritablement le principe élémentaire fondamental d'organisation du génome dans le noyau. Pour ce qui est de la biologie, le sujet du film se rattache à la sphère de la génétique/ épigénétique. La biophysique tiendra une large place, et la modélisation, via des simulations numériques performantes, soutendra aussi souvent que possible la dynamique des animations. La cinétique des mouvements dans notre tableau dynamique sera donc au plus près de la réalité, et non pas une "simple vue de l'esprit” comme c'est le cas pour les premiers films de ce genre. Des scènes utilisant la réalité virtuelle et allant en précision jusqu'à l'échelle moléculaire ("molecular movie") alterneront avec des séquences "gros-grain" plus didactiques.
Ce Film-Projet s'addresse donc d'abord à la communauté sciencitifique, pour faciliter la communication entre disciplines.
Mais il sera aussi utilisé pour l'enseignement (Génétique/Épigénétique), mais pourra même être proposé au grand public, avec des commentaires adaptés.

Tutelles : ENS-Lyon CNRS UCBL Lyon1 INSERM HCL

Connaissances collectives et cognition individuelle : conceptions, croisements disciplinaires, données
(Acronyme : CO3i) (https://co3i.hypotheses.org/)

Jean-Philippe MAGUE, Laboratoire ICAR, ENS de Lyon et Jean-Pierre CHEVROT, Laboratoire de linguistique et didactique des langues étrangères et maternelles (LIDILEM), Université Grenoble Alpes  -- projet soutenu par la MSH LSE

La distinction entre collectif et individuel est souvent superposée à l’opposition entre social et cognitif. Les phénomènes sociaux sont perçus comme collectifs alors que le cerveau de l’individu serait le siège de la cognition. Dans l’histoire récente des sciences, cette répartition a été complexifiée de deux façons. Les approches cognitives du social (e.g. les neurosciences sociale) explorent la façon dont l’esprit et le cerveau individuels traitent l’information sociale. Les approches sociales de la cognition (e.g. sociologie cognitive) font l’hypothèse de représentations collectives partagées à l’identique par les individus. La première de ces approches s’intéresse à l’individu et la seconde au collectif, mais aucune des deux ne cherche à articuler le niveau individuel au niveau collectif.
Le but de ce projet est de mettre en relation des disciplines qui ont tenté d’harmoniser la double distinction social/cognitif et collectif/individuel. Il prend la forme d’une série d’ateliers réunissant des chercheurs d’horizons divers : science des réseaux, philosophie des sciences, cognition sociale, linguistique, sociologie, sciences de l’information et de la communication, neurosciences, etc. Nourrie de projets usant de méthodologies diversifiées (données massives, expérimentation, observation directe, corpus), la réflexion est finalisée vers la publication d’un ouvrage de portée internationale

Coordinateurs du projet : Jean-Philippe Magué et Jean-Pierre Chevrot
Nom du Laboratoire : ICAR
Les tutelles : ENS Lyon, Université Lumière Lyon 2 et CNRS

Laboratoires impliqués et les tutelles :
- Centre de Sciences Cognitives, Univ. de Neuchâtel
- LIP : PC2S, Université Grenoble Alpes
- DANTE, Laboratoire de l’Informatique du parallélisme, IXXI, ENS Lyon & CNRS
- Modyco, CNRS et université Paris X
- ICAR, CNRS, Lyon 2 et ENS Lyon
- Lidilem, Université Grenoble Alpes
- ILCEA4, Université Grenoble Alpes
- Académie des sciences morales et politiques
- Philosophie, Pratiques, Langages, Université Grenoble Alpes
- Centre d’Etude des Mouvements Sociaux, Univ. de Lausanne
- Laboratoire de Physique, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1 & ENS Lyon
- Département de physiologie, Univ. de Lausanne
- Institut de psychologie, Univ. de Lausanne
- Ecole Nationale Supérieure des Sciences de l'Information et des Bibliothèques

CALCASMOL : Calculs par auto-assemblage biomoléculaire

Nicolas SCHABANEL, LIP, UMR 5668, CNRS, Inria, UCB Lyon 1, ENS de Lyon

L’objectif de ce projet est de lancer une équipe interdisciplinaire autonome sur la thématique du calcul par auto-assemblage biomoléculaire sur Lyon avec l’aide dans un premier temps de D. Woods (Tapdance, Inria Paris ; bientôt à Dublin, Irlande) dont nous prendrons progressivement notre
indépendance. Ce premier projet expérimental se propose de réaliser un bras articulé programmable par auto-assemblage d’origamis ADN spécialement conçus pour pouvoir être reconfigurables et programmables. Une fois mis au point, nous pourrons en contrôler la forme à l’aide d’un réseau dynamique d’ADN de type PEN DNA toolbox. Ceci permettra d’implémenter au niveau moléculaire des modèles de calcul de type « turning machines » qui permettent de réaliser des nano-robots avec des capacités de calcul.

Geometrical constraints embedding system dynamics: the protein allostery case study

Claire LESIEUR, UMR5005, AMPERE, Ecole Centrale de Lyon, CNRS

The project investigates relationships between the geometrical constraints and the dynamics of a system to predict the key elements to the functionality of the system. It takes as a case study, a protein, the Imidazole Glycerol Phosphate Synthase, and it studies the allostery mechanism involved in its enzymatic function. The goals is to provide methods issue from graph theory combined with mathematical tools as faster alternative to methods using atomistic molecular dynamics simulations in conjunction with network theory, to decipher allosteric spots, allosteric paths and the mechanisms underlying the structural changes associated with allostery.

Tutelles : Université de Lyon 1, CNRS, INSA, ECL

Measuring information flows in Gene Regulatory Networks using Transfer Entropy.

Nicolas GARNIER, Laboratoire de Physique, UMR CNRS 5672,  UCB Lyon 1, ENS de LYON

La conscience dans tous ses états

Michel DOJAT, U1216 Inserm, Université Grenoble Alpes

L’étude de la conscience fait partie des problèmes réputés « durs ». Qu’est-ce qu’être conscient ? De longue date exploré conceptuellement par les philosophes, ce questionnement central de la pensée humaine est aujourd’hui revisité à l’aide des théories et outils propres aux neurosciences. Cependant, la complexité de cet objet d’étude, « la conscience », impose un dialogue transdisciplinaire qui inclut non seulement la psychologie cognitive et la neuropsychologie, mais également la philosophie.
Ce séminaire vise à rassembler une communauté multidisciplinaire, principalement régionale, associant experts en sciences humaines, sciences cognitives, biologiques et médicales, et modélisation.
Il s’agira de définir, identifier et étudier les états de conscience et proposer des éléments pour éclairer certaines questions : Qu’est-ce qu’un état de conscience ? Existe-t-il des types différents d’états de conscience, et si oui, selon quelles caractéristiques les définir ? Ont-ils des propriétés communes définissant la catégorie des « états de conscience » ? Outre la typologie des états de conscience se pose la question de leur substrat biologique, du rapport entre conscience et cerveau.
Plus précisément, comment la matière cérébrale peut-elle produire des états de conscience et dans quelle mesure la cartographie des états de conscience se reflète dans la cartographie cérébrale ?

Tutelle  : Inserm-UGA

 Philosophies des sciences et du numérique : convergences et enjeux politiques

Eric GUICHARD, RAIL, IXXI, Enssib

Les analyses des sciences sont d’autant plus variées qu’elles s’adaptent au fonctionnement général de ces sciences : les protagonistes de la biologie au 21 e siècle ne travaillent pas et n’interagissent pas comme ceux de la physique en 1900. Il s’ensuit des dissensions (entre STS [science and technology studies] et internalistes, entre partisans de la théorie de l’acteur réseau [ANT] et néo-constructivistes) qui, si elles s’appuient sur des théories à chaque fois fécondes, posent divers problèmes :
1. Nombre de théories n’intègrent pas le fait qu’elles se sont élaborées à partir d’une perspective spécifique (liée à une discipline, un type de science, une période donnée).
2. Peu abordent l’internet et le numérique.
3. Le rapport entre science et technique est rarement précisé de façon actualisée ou convaincante.
Nous comptons remédier à ces défauts de deux façons :
- en proposant un cadre unificateur dans un contexte apaisé dans lequel ces approches seront débattues et comparées.
- En construisant le cadre théorique et concret le plus efficace pour appréhender l’internet, en élaborant des leviers conceptuels opératoires et partageables par le plus grand nombre.
Ce travail se fera par le biais d’un séminaire en 2019 qui posera les bases d’un colloque international sur ces thèmes, lequel se tiendra à Lyon en 2020. Le projet combine donc recherche et évènement scientifique

Tutelle  : ENSIBB/IXXI

OpenScienceBook (OSBook)

Sonia GUERIN-HAMDI, Maison des Sciences de l’Homme Lyon Saint-Etienne

OpenScienceBook (OSBook) se propose de répondre à une demande très forte de la communauté scientifique, notamment en SHS, concernant l'affichage sur le web de pagespersonnelles multisources, interopérables et paramétrables par le chercheur. En prenant source dans le mouvement de la science ouverte, le projet incarne le choix du partage, de la diffusion, de la visibilité des informations et productions scientifiques, selon un modèle original en accès ouvert, à but non lucratif et dans un cadre institutionnel, OSBook se propose d’être un portail, ergonomique et simple d'utilisation dont l’objectif est de permettre au chercheur de se créer une identité numérique sur laquelle il conserve un contrôle de chaque instant. OSBook captera et indexera les informations disparates et hétérogènes publiées sur les profils utilisateurs (ORCID et réseaux sociaux) grâce à des modèles de données dynamiques et permettra à chaque individu de créer sa propre identité numérique.
Le système veillera à alerter l’utilisateur des modifications apportées sur ses autres comptes existants qu’il pourra directement valider sur OSBook. Le portail sera le point d'entrée de toutes les données moissonnables sur le web concernant le chercheur, à partir de ressources
nationales et internationales, avec des fonctionnalités permettant de personnaliser par le retrait ou l'ajout de données relevant du choix du scientifique.
OSBook répondra à un besoin crucial constaté notamment en SHS ; en effet à ce jour, l’expérience montre qu’il n’est pas possible pour un internaute d’accéder simplement à l’identité numérique des chercheurs en SHS hormis via les réseaux sociaux privés (ResearchGate, Academia etc.) qui fonctionnent en cycle semi fermé (pas de possibilité de récupération ou d’extraction des informations déposées sur leurs sites) et sur lesquels le scientifique n’a aucune prise notamment quant à ses propres publications qui y sont déposées.
A la différence des réseaux sociaux commerciaux de type ResearchGate ou Academia, OSBook incitera les chercheurs à déposer sur les sites institutionnels d’archives ouvertes, aucun dépôt ne se fera sur le site OSBook ; les informations et dépôts resteront là où elles se trouvent (par ex HAL, OpenAIRE, Crossref etc.) : les métadonnées seront moissonnées dans le respect des droits d’auteurs et avec la possibilité pour le chercheur d’agréger librement d’autres données personnelles comme ses réseaux scientifiques, ses projets de recherche, ses blogs scientifiques etc. A la différence encore des réseaux sociaux privés, et dans le respect de la science ouverte, les données enrichies dans OSBook seront également moissonnables selon des protocoles communs et des standards d'interopérabilité en accès ouvert et/ou exportées par le chercheur dans différents formats afin d'être réutilisées. La possibilité sera offerte au chercheur une fois sa page web personnelle créée de l'intégrer
sur d’autres sites comme celle de l’UMR à laquelle il appartient.