Applications en biologie végétale et santé

Thématiques principales

Phénotypage, bioinformatique, imagerie médicale, traitement et analyse de données, modélisation

Laboratoire concernés

LAREMA, LARIS, LERIA

Périmètre et contexte

Les applications en biologie végétale et en santé sont en plein essor au sein du pôle Maths-STIC. La structuration de cet axe de recherche permettra aux trois laboratoires de renforcer leur impact dans cette direction et de mieux organiser leurs interactions au sein du pôle, afin de développer une stratégie de recherche commune, en lien avec les deux autres pôles angevins et leurs SFR respectives.

L'interdisciplinarité avec les sciences du vivant est une thématique de recherche en plein développement au LAREMA. S'appuyant sur le pôle de compétitivité international Végépolys, l'équipe de probabilités et statistique collabore désormais avec plusieurs équipes de recherche en biologie du végétal, à travers des projets régionaux par exemple.

Des recherches sont en cours notamment dans les domaines suivants :

• Applications des processus de branchement multitypes en écologie et évolution et plus particulièrement à la modélisation de l’évolution de pathologies végétales.

• Coalescence et graphes aléatoires appliqués à la reconstruction de phylogénies et de pedigree.

• Méthodes à noyaux pour le phénotypage de l'architecture des plantes.

Plus récemment des projets de recherche ont démarré avec des chercheurs du pôle santé de l'Université d'Angers. Parmi les sujets étudiés on peut citer les méthodes automatiques de traitements d'images avec applications à l'imagerie des artères rétiniennes.

Les applications en traitement du signal et des images de l’équipe ISISV du LARIS concernent majoritairement le diagnostic de pathologies et une meilleure compréhension des données médicales et végétales traitées. Pour ce faire, nous orientons nos travaux selon trois directions :

• les concepts scientifiques

• leur mise en oeuvre à travers le développement d’outils logiciels et d’environnements virtuels

• l’application au domaine des sciences du vivant.

Pour les aspects médicaux, deux domaines d'égale importance sont abordés : le cardiovasculaire et la neurologie.

Les travaux ont donné lieu à la réalisation de plusieurs projets (ANR, Région) et de contrats entreprise. Des collaborations fortes avec le CHU d’Angers existent depuis de nombreuses années (des médecins du CHU sont aussi membres de l’équipe ISISV). Outre des analyses non linéaires des données (médicales et végétales), nous nous intéressons aux aspects de perception et de cognition. Nous travaillons également sur l’application de la réalité virtuelle aux domaines du végétal et de la santé.

La plateforme d'instrumentation et d'imageries Phénotic, dédiée au phénotypage du végétal, est développée à Angers depuis plusieurs années, dans le cadre d'une collaboration entre les équipes STIC et les équipes du végétal, avec notamment un fort soutien des collectivités. Cette plateforme, qui rassemble des instruments de pointe, vise un fort impact pour la caractérisation automatisée des plantes, et permet aussi d'aborder des questions novatrices en STIC. Plusieurs thèses de doctorat avec co-encadrement STIC-végétal ont été soutenues ou sont en cours dans ce contexte. Cette plateforme sert actuellement d'appui au programme ANR Investissements d'Avenir AKER.

Le LERIA développe des activités en bio-informatique depuis de nombreuses années au travers de projets et réseaux régionaux (Biogenouest, Post-genome, Bio-informatique Ligérienne). Les problématiques abordées concernent par exemple l’alignement de séquences, la construction d’arbres phylogénétiques, les réseaux de régulation de gènes ou encore la caractérisation de données biologiques. Les méthodes utilisées s’appuient sur les compétences en optimisation combinatoire et en apprentissage automatique. Des collaborations fortes ont été développées avec le pôle végétal (laboratoire IRHS) notamment récemment au travers du projet régional GRIOTE, qui vise à structurer la bio-informatique à l’échelle régionale. Plusieurs thèses, dont deux en cours, ont ainsi permis des co-encadrements entre biologistes et informaticiens. Par ailleurs, un projet régional (Symetric) est également en cours d’élaboration avec le pôle santé autour de la médecine personnalisée, ce qui devrait permettre de développer davantage les interactions au niveau de l’université d’Angers. Le LERIA s’implique également dans des actions de formation autour de la bio-informatique (école doctorale STIM, école d’été).

Liens avec les stratégies scientifiques nationales

Les thématiques développées ci-dessus s’articule pleinement avec plusieurs GDR du CNRS, en particulier :

• GDR Topologie Algébrique et Applications
• GDR Masses de Données, Informations et Connaissances en Sciences (MADICS)
• GDR Recherche Opérationnelle (RO)
• GDR Information Signal Image Vision (ISIS)
• GDR Modélisation, Analyse et Conduite des Systèmes dynamiques (MACS)
• GDR Information Quantique, Fondements & Applications (IQFA)
• GDR Bioinformatique Moléculaire (BIM)
• GDR Robotique
• Pré-GDR Intelligence Artificielle