Bilan général 2002-2005, Prospectives 2007-2010
Le point le plus important est sans conteste la volonté du laboratoire de maintenir l’équilibre existant entre biologie et biométrie. Cet équilibre, qui a présidé à la création du laboratoire, constitue son originalité et lui confère une place un peu à part parmi les laboratoires français. Il est toujours difficile de prévoir sur quatre ans l’évolution de la recherche, ceci étant, quelques grandes lignes s’appuyant sur les perspectives de chaque département peuvent être tracées en s’appuyant sur les différentes approches qui structurent la recherche de l’unité. Au préalable, la nouvelle structure du laboratoire en trois départements et deux axes transversaux sera présentée.
La très grande diversité des thématiques biologiques et des approches méthodologiques abordées dans le laboratoire constitue une force et une dynamique pour la recherche. Cette diversité va s’accroître dans le prochain contrat avec la demande d’intégration de deux équipes du secteur santé « Épidémiologie et Santé Publique» et « Évaluation et Modélisation des Effets Thérapeutiques ». Ce rattachement de deux nouvelles équipes nous a conduit à restructurer le laboratoire en trois nouveaux départements ; le bilan du contrat 2002-2005 est présenté dans le cadre de cette nouvelle structuration.
Les trois départements mis en place dans ce contrat correspondent tout d’abord à une volonté forte des équipes de développer une synergie en recherche et reflètent également une cohérence d’approche des questions biologiques et des niveaux d’organisation étudiés.
Le département « Génétique et Génomique Évolutives » regroupe des équipes de recherche ayant comme thèmes fédérateurs les mécanismes génétiques de l’évolution et recouvrant différentes disciplines complémentaires (génétique des populations, génomique comparative, bioinformatique et biomathématiques). Les thèmes de recherche abordés visent à comprendre l’évolution et le fonctionnement des systèmes biologiques en prenant en compte à la fois les paramètres populationnels et les mécanismes moléculaires. Ces axes de recherche concernent la dynamique évolutive des génomes, la phylogénie, les réseaux d’interaction, la réponse génétique des populations à l’évolution des caractères impliqués dans les interactions biotiques.
L’activité du département « Écologie Évolutive » se retrouve autour d’un objectif commun qui est la compréhension des mécanismes responsables de la dynamique adaptative des populations et des communautés et ceci essentiellement par une approche phénotypique. Les développements théoriques constituent un axe fédérateur de recherche dans ce département. Les thèmes abordées concernent l’évolution des traits d’histoire de vie, les relations interspécifiques, le comportement et la dynamique des populations, la gestion et la conservation des espèces.
La création du département « BioMaths-Santé » résulte tout naturellement des interactions fortes entre les deux équipes du secteur santé déjà rattachées à l’UMR et les deux nouvelles équipes demandant leur intégration. Ce département va ainsi regrouper la presque totalité des équipes du secteur santé utilisant les biomathématiques, les statistiques ou l’informatique dans leurs actions de recherche concernant les grandes problématiques médicales (cancer, SIDA, tuberculose, infections nosocomiales, thérapie anti-infectieuse et cardiologique). De plus, la plupart des thèmes de ces équipes inclus explicitement le niveau populationnel ce qui, avec l’aspect biométrique, assurent une forte cohérence avec les deux autres départements de l’UMR.
Par ailleurs, des collaborations existaient déjà avec une des équipes entrantes dans le cadre de l’offre de formation (cf. Enseignement). F. Gueyffier « Évaluation et modélisation des effets thérapeutiques » est responsable d’une spécialité (AMIT) dans le master aMIV piloté par le laboratoire. Le master aMIV dont la spécificité est une composante méthodologique très forte est le seul master de l’université Lyon 1 présentant à la fois des spécialités en Sciences et en Santé. Il n’est pas surprenant que la structure du laboratoire reflète également cette double appartenance.
Du fait de la très grande diversité des thématiques biologiques et des approches méthodologiques, la cohésion globale du laboratoire sera assurée par la mise en place de deux axes transversaux, un axe « méthodologie » déjà présent de manière implicite et un axe « biologie » dont le thème affiché sera transversal à plusieurs équipes et ceci pour une période donnée.
Nous avons choisi comme premier axe « Interactions Durables ». On retrouve en effet ces interactions dans les trois départements avec des niveaux d’organisation et des modèles biologiques différents. Par exemple, on peut citer les éléments transposables au niveau moléculaire, les bactéries et les virus au niveau cellulaire et différents pathogènes chez l’homme et l’animal au niveau organismique. Dans tous ces cas, un des intérêts des études reste cependant le niveau populationnel. La confrontation des approches expérimentales et de modélisation ainsi que des concepts propres à chacun des champs scientifiques nous semble porteur d’une forte synergie potentielle. Par ailleurs, c’est évidemment un des thèmes biologiques sur lequel se retrouvent Sciences et Santé.
La création de ces deux axes transversaux a comme finalité la confrontation des approches réalisées dans les équipes des trois départements situés sur des sites différents afin
Ces deux nouvelles structures devraient permettre d’assurer une plus grande interaction entre les équipes au travers de co-encadrements de thèses, de demandes de financement, d’organisations de colloques et de séminaires, voire la définition de profil de poste de personnels techniques ou de recherche transversale au laboratoire.
L’utilisation de techniques expérimentales communes à différentes équipes du laboratoire, nous a conduit à la création de deux plateaux techniques : un plateau technique dédié aux développements en biologie moléculaire et cellulaire (plateau en restructuration) et un plateau « écologie de terrain » qui sera consacré pour partie aux analyses écophysiologiques menées en écologie évolutive. Ces deux plateaux vont bénéficier de la restructuration des locaux avec la construction des locaux du PRABI ce qui devrait assurer une meilleure mutualisation des moyens humains et techniques.
À ce titre, une politique très active de demande de postes techniques (ITA et IATOS) sera poursuivie en dépit des résultats décevants face à l’action menée par le précédent directeur. Bien qu'il soit de plus en plus difficile face à l'importance croissante de la technologie de maintenir une activité de recherche innovante et compétitive avec un taux d'encadrement technique très faible (0.27, un des plus faibles de la section 29), notre bilan est globalement positif. Cette situation, qui repose sur l'extrême motivation du cadre technique du laboratoire, risque de rapidement nous interdire l'accès à des approches innovantes tant dans l'activité de terrain que de laboratoire ou enfin dans le developpement et la aintenance des outils informatiques. Il nous semble vital pour le laboratoire que ce nouveau contrat puisse permettre à nos tutelles de renforcer significativement le potentiel en techniciens et ingénieurs.
Enfin, des développements technologiques plus ambitieux soit au niveau moléculaire comme l’acquisition de données de transcriptomique et de protéomique ou méthodologiques comme l’analyse statistique de telles données seront menés avec l’appui des plateformes de l’IFR 41, le DTAMB et de la génopole, le PRABI.
Comme nous l’avons indiqué en introduction pour le bilan global, et ceci reste vrai pour les perspectives de recherche, il ne sera pas question ici de décliner l’ensemble des axes de recherches qui seront menés au sein de chaque équipe des trois départements dans le prochain quadriennal. Ceux-ci sont clairement explicités dans la partie « Perspectives » de chaque département. Nous avons plutôt choisi de présenter les différents axes de recherche au travers des approches méthodologiques ou des thématiques communes qui constituent ou constitueront à l’avenir des spécificités fortes de l’activité scientifique du laboratoire.
La bioinformatique est une activité de recherche et de formation du laboratoire reconnue au niveau national et international (cf. Enseignement) qui va se poursuivre dans le cadre de différents projets. Le projet « GénoMicro » (Resp. L. Duret) pour Génomique micro-évolutive financé dans le cadre d’un GIP ANR conduira au développement de procédures nouvelles pour gérer des alignements multiples de génomes complets ainsi qu’à la constitution d’une base de données permettant de gérer les informations sur les évènements évolutifs inférés par ces alignements (substitutions, indel, remaniements). Le projet «Reglis » (Resp. MF. Sagot) pour Régularités : Inférences et statistiques (également financé par le GIP ANR) devrait permettre le développement de modèles et de méthodes d’analyse originaux (combinatoire, statistique,bioinformatique) pour la compréhension du réseau complexe des interactions du niveau moléculaire au niveau cellulaire. Enfin la venue de Daniel Kahn sera l’occasion de développer de nouveaux projets sur l’étude de l’évolution de la modularité des protéines et d’intégrer la base ProDom de famille de domaines protéiques avec les bases de données de gènes homologues (HOGENOME, HOVERGEN). Cette intégration donnera l’opportunité d’effectuer des requêtes plus complexes et plus pertinentes des bases de familles de gènes actuelles.
Concernant les développements bioinformatiques, la politique du laboratoire sera poursuivie malgré l’absence de moyens humains avec le souci permanent de mettre les outils développés dans le cadre de l’activité de recherche à la disposition de l’ensemble de la communauté scientifique (via des services WEB ou des logiciels) notamment via le PBIL.
Les développements méthodologiques en Écologie Statistique constituent un axe fort du laboratoire (cf. encadré « Écologie Statistique »). De nouveaux développements devraient émerger de l’analyse de données multiples et complexes résultant des projets de recherche menés en écologie évolutive. On peut notamment citer le traitement de données GPS de suivi de populations à grande échelle spatiale (projet « Mobilité », Resp. D. Allainé, financé par le GIP ANR « Biodiversité »). Parallèlement, dans le domaine de la santé et de la génomique, des collaborations fortes seront mises en place entre les équipes Biostatistiques Santé, Bioinformatique et Génomique Évolutive et Baobab. Le thème majeur de cette collaboration sera, au moins dans un premier temps, l’étude des propriétés des différentes méthodes d’analyse statistique du transcriptome et du protéome (analyse multivariée, méthodes de ré-échantillonage ou l’approche bayésienne). Cette synergie sera essentielle pour les différents axes de recherche relevant de l’approche fonctionnelle que ce soit (1) l’expression des gènes impliqués dans la spécificité des co-adaptations au sein des relations hôtes-parasites, (2) l’identification des gènes impliqués (sur ou sous exprimés) dans les cancers afin d’améliorer les capacités de pronostic et les conduites thérapeutiques, (3) la modélisation les réseaux d’expression à partir de l’étude statistique de motifs ou (4) l’analyse de l’organisation fonctionnelle des génomes (existence de clusters de gènes co-régulés). Enfin, l’évaluation de la prédiction individuelle des modèles diagnostiques ou pronostiques relève également du champs des biostatistiques et constitue l’une des activités du service de biostatistique des HCL dirigé par R. Écochard, membre du laboratoire.
De même, des développements novateurs devraient émerger de la confrontation réciproque des modèles épidémiologiques développés au sein du département « BioMaths-Santé » dans le cadre des maladies transmissibles chez l’homme (Tuberculose, HIV, infections nosocomiales) avec les développements similaires menés par le département « Ecologie Evolutive » chez l’animale (peste porcine, brucellose,FIV). Une approche expérimentale sur le modèle animal permettrait de valider l’impact pronostic de l’infection aiguë du FIV et d’explorer la réponse immune et la dynamique virologiques observées au moment de l’infection. De nouveaux modèles épidémiologiques devraient résulter (1) de l’étude des séquences d’événements infectieux, immunologiques ou comportementaux conditionnant l’apparition de l’infection et de son pronostic ; (2) des études épidémiologiques des micro-organismes symbiotiques (bactéries, virus) et l’évolution des multi-infections.
La forte diversité des modèles biologiques étudiés dans le laboratoire est un point fort pour l’approche évolutive qui est le second dénominateur commun à la majorité des équipes du laboratoire. Ceci se traduit par la confrontation de modèles biologiques différents de par (1) leurs caractéristiques comportementales (systèmes d’appariement, de reproduction, structure sociale), (2) leur habitat (population urbaine ou rurale, européenne ou africaine), (3) leurs traits d’histoire de vie, (4) leur génome (différence de taille, de charge en ET) permettant d’aborder les processus évolutifs structurant les génomes, les populations et les communautés. De nouveaux modèles d’étude seront mis en place lors de cette contractualisation comme le modèle « Bemisia » (cf. « Génétique et Évolution des Interactions hôtes-parasites »). Ce projet s’accompagnera de nouveaux investissements en termes d’élevage et devrait conduire dans le cadre de l’étude des systèmes hôtes-parasites à une confrontation fructueuse avec le modèle « drosophile / Leptopidina / Wolbachia » étudié actuellement dans l’équipe. Ceci devrait permettre notamment de dégager des mécanismes communs et d’identifier les facteurs évolutifs qui agissent.
Dans le cadre de la génomique, cette approche comparative est devenue un outil d’analyse très performant qui a été développé très tôt dans le laboratoire (dès les années 1985) pour approcher les processus évolutifs à l’échelle de la macroévolution mais également pour identifier dans les génomes les régions sous pression de sélection donc potentiellement fonctionnelles.
Le laboratoire est également impliqué dans un grand nombre de projets de recherche finalisée. Dans le secteur Santé, une part importante de l’activité de recherche répond à une demande des institutions au niveau national pour développer des études épidémiologiques. Dans le secteur agronomique, certains axes de recherche ont pour objectif la lutte biologique contre les ravageurs et l’impact des insecticides. Enfin en écologie, de nombreux développements ont pour objectif de comprendre et modéliser le fonctionnement des populations en relation avec des paramètres environnementaux ou physiologiques afin de donner des outils performants pour la gestion et la conservation des espèces. Un projet ANR « Biodiversité » a été financé sur cet axe. Quel que soit le thème abordé, recherche fondamentale et appliquée tirent mutuellement profit des développements méthodologiques et des questions biologiques suscitées par ces projets.
En conclusion, parmi les projets déposés dans le cadre de l’UMR et dont nous avons un retour à ce jour, cinq projets ont obtenu un soutien de l’Agence National de la Recherche, trois ayant comme responsable un membre du laboratoire. Ces différents projets, qui recouvrent les champs de la Biométrie, de la Génomique Évolutive et de la Dynamique des Populations, démontrent que la diversité des approches et des modèles est un élément moteur pour la Recherche au sein de notre UMR.