Interview Cyprien Guérin et Etienne Dervyn

De la génétique bactérienne aux bioréacteurs : quand la bioinfoinformatique rencontre la microbiologie

Cartes d’identité : 

Entretien

Comment a débuté votre collaboration ?

À INRAE, l'analyse du génome de Bacillus subtilis a nécessité le développement d'outils informatiques pour représenter et stocker les données. Dans ce contexte, Etienne a commencé à échanger avec les bioinformaticiens sur des problématiques communes. Un projet européen d'analyse de la transcription à l'échelle du génome complet a ensuite marqué un tournant.

Un travail en amont avait déjà été réalisé sur l'analyse statistique et la représentation des données de transcriptomique issues de puces haute densité. Lorsque les activités autour du projet européen se sont pérennisées, un poste a été créé et Cyprien a obtenu le concours. Ses premières analyses avec Etienne portaient sur des projets exploratoires : tester différentes conditions de vie de B. subtilis, observer les réponses à des stress, etc. Après plusieurs projets d'analyses, allant d'une à plusieurs dizaines d'échantillons hybridés par projets - ce n'était pas encore du séquençage à cette époque - la démocratisation des technologies de séquençage de deuxième génération ont permis de basculer vers du séquençage de transcrits, nécessitant l'adaptation des analyses, autant bioinformatiques que biostatistiques. Parallèlement, Etienne s'est progressivement formé à la bioinformatique pour vérifier les génomes reconstruits par re-séquençage et mapping des mutations.

Quels sont vos domaines de recherche / d'expertise ?

Etienne travaille principalement sur la génétique et la physiologie de Bacillus subtilis. Son expertise consiste à construire des souches, réaliser des cultures et comprendre la physiologie bactérienne pour résoudre des problèmes précis. Il possède également des compétences en bioinformatique lui permettant d'être autonome sur certaines analyses de re-séquençage et de vérification de génomes reconstruits.

Cyprien intervient sur l'analyse de séquences génomiques (mutations, réarrangements chromosomiques), la statistique pour la transcriptomique, et depuis le projet de mini-bioréacteurs, sur la fabrication numérique (impression 3D, découpe laser, électronique programmable). Son parcours atypique, passant d'un DUT à un doctorat, illustre la diversité des voies possibles en bioinformatique.

Quelle est la question scientifique vous ayant amené à collaborer ensemble actuellement ?

La question scientifique centrale était l'étude et le contrôle de l'évolution de Bacillus subtilis en culture continue. Ce type d'expérience nécessite que la bactérie ne forme pas de biofilms : sans cela, elle forme des amas cellulaires et échappe aux pressions de sélection. Or, obtenir des souches avec ce phénotype requiert de nombreux essais, ce qui impose de disposer d'un outil suffisamment efficace pour accumuler les modifications. L'objectif était de développer une solution générique adaptable à n'importe quelle problématique autour de la culture continue, évitant ainsi de devoir repenser l'expérience à chaque changement de question de recherche.

Quel type de type de travaux effectuez-vous dans le cadre de votre collaboration ?

Les travaux s'articulent autour d'allers-retours constants entre manipulations biologiques et analyses bioinformatiques. Cyprien conçoit et programme les dispositifs de fabrication numérique pour contrôler les paramètres de culture (température, débit, agitation), tandis qu'Etienne réalise les manipulations de Bacillus subtilis et construit les souches nécessaires. Lorsque des problèmes surviennent, comme la formation de biofilms, le matériel biologique est récupéré pour séquençage et analyse des mutations. Cette approche itérative permet d'identifier les causes du dysfonctionnement et de créer les mutants adaptés. Après le projet ANR BioBrickEvolver dans lequel la souche zéro-biofilm et le système de mini-bioréacteur ont été développés par Etienne et Cyprien, une suite a déjà démarrée avec le projet pré-compétitif DMB4ALE financé par Toulouse White Biotechnology et le recrutement d'une ingénieure en CDD à cheval sur les deux laboratoires, assurant une continuité entre le « dry lab » (Cyprien) et le « wet lab » (Etienne). Cette organisation permet de maintenir la cohérence du projet de bout en bout, de la conception des outils à l'interprétation des résultats biologiques.

Votre environnement de travail est-il majoritairement formé de bioinformaticien·ne·s, de biologistes ou est-ce en proportion équivalente ?

Sur le projet, ils forment un petit groupe entre deux laboratoires situés sur le même site physique de Jouy-en-Josas. Etienne travaille au sein de MICALIS, un grand laboratoire de microbiologie composé principalement de chercheurs en microbiologie. Cyprien intervient depuis l'unité MaIAGE, un laboratoire de mathématiques et informatique appliquées sans paillasse. Les deux laboratoires sont distants de 150 mètres, ce qui facilite les échanges réguliers et la connexion à distance pour certains traitements bioinformatiques.

Quelles ressources ont été nécessaires pour ce projet ?

Les chercheurs se sont appuyés sur l'écosystème des FabLabs, ces laboratoires de fabrication initiés au MIT dans les années 2010. Initialement, ils ont utilisé le FabLab de Paris-Saclay, puis ont contribué au développement de la Pépinière Numérique d'INRAE, dont une des antennes, basées à Jouy-en-Josas, propose également des outils de captation vidéo.

Ces espaces permettent la mutualisation de ressources coûteuses (imprimantes 3D, découpeuses laser, fraiseuses à commande numérique) et permettent une itération rapide sur les prototypes. La démocratisation de l'impression 3D a également permis d'acquérir des équipements directement au laboratoire pour gagner en réactivité.

Quelle est la clé pour des échanges facilités ?

Selon les deux chercheurs, plusieurs éléments sont essentiels :

• Un vocabulaire commun : éviter les ambiguïtés sur les définitions de mots, même si elles ne correspondent pas toujours aux définitions standards ;
• La confiance mutuelle : chacun fait confiance à l'expertise de l'autre dans son domaine et assume collectivement les décisions prises ;
• La curiosité : chacun cherche à comprendre le domaine de l'autre sans nécessairement devenir expert ;
• La médiation scientifique : expliquer les problématiques et contraintes de chaque côté pour assurer une bonne compréhension.

Quels messages pour les jeunes bioinformaticiens ?

Cyprien insiste sur le fait que la bioinformatique ne se fait jamais seul·e. Il faut forcer les choses pour être impliqué·e de bout en bout dans les projets, du début à la fin, sans se diminuer en pensant que l'analyse biologique n'est pas de son ressort.

Etienne ajoute qu'il ne faut pas rester derrière son ordinateur : aller voir de l'autre côté, comprendre et poser des questions permet de créer le lien et fait émerger les questions pertinentes. La discussion est au cœur d'une collaboration réussie.