Une application web intuitive simplifie l’utilisation des rayons X complexes
Déterminer la structure et la dynamique des protéines est essentiel pour comprendre la vie à l’échelle moléculaire. Pourtant, les techniques nécessaires à cette étude sont traditionnellement complexes et réservées aux spécialistes. La diffusion des rayons X aux petits angles appliquée aux systèmes biologiques (BioSAXS) est une méthode polyvalente qui permet aux scientifiques d’étudier les changements de structure et les interactions des biomolécules en soumettant des échantillons, qu’ils soient liquides ou sous forme de gels, à des rayons X. Or, l’utilisation des équipements sophistiqués nécessaires à ces expériences exige souvent une expertise technique approfondie. Pour lever cet obstacle, le projet ARISE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE et consacré à la formation des futurs responsables des infrastructures de recherche, a joué un rôle déterminant dans le développement du BioSAXS Customized Beamline Environment (BSxCuBE-Web). Cette nouvelle interface web open source est désormais opérationnelle sur la ligne de lumière BM29, exploitée conjointement par le Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL), coordinateur d’ARISE en Allemagne, et l’Installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF), organisation partenaire en France. Elle simplifie et automatise le déroulement des expériences, ouvrant la biologie structurale de pointe à un public plus large.
Allier la complexité des équipements à la simplicité d’utilisation
BSxCuBE-Web a été conçu pour tirer pleinement parti des capacités du synchrotron de quatrième génération modernisé de l’ESRF, sans imposer aux utilisateurs une complexité technique excessive. Le système remplace les anciens logiciels par une architecture moderne en couches qui sépare le contrôle des équipements de l’interface utilisateur. Les scientifiques peuvent ainsi concevoir leurs expériences, programmer automatiquement des séries d’échantillons à analyser à haut débit et suivre la collecte des données en temps réel depuis un simple navigateur web, quelles que soient leurs compétences en programmation. L’interface reproduit visuellement la disposition des changeurs d’échantillons robotisés, ce qui facilite la préparation de séries d’échantillons. Le système intègre également de robustes mécanismes de gestion des erreurs. En cas de perte du faisceau ou de problème avec un échantillon, la file d’attente se met automatiquement en pause ou passe à l’échantillon concerné, ce qui permet de mener des expériences sans surveillance pendant de longues périodes. Jean Baptiste Florial, ingénieur logiciel full-stack qui a dirigé le projet, souligne la difficulté de la tâche dans cet article de l’EMBL(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre): «Le principal défi consistait à relier des équipements complexes de ligne de lumière à une interface web simple et fiable. Il fallait veiller à ce que tout reste synchronisé en temps réel, tout en garantissant la stabilité du système. Nous devions également gérer les questions de performances et d’évolutivité, notamment parce que nous traitons d’importants flux de données directement dans le navigateur.».
Former la prochaine génération de responsables de la recherche
Le programme de bourses ARISE a joué un rôle déterminant dans la mise à l’épreuve et le perfectionnement du logiciel, en offrant aux chercheurs un environnement de test en conditions réelles où ils pouvaient mettre à profit leurs compétences interdisciplinaires. À l’EMBL Grenoble, les chercheurs bénéficiant d’une bourse ARISE Anton, Popov et Dihia Moussaoui, ont travaillé en étroite collaboration avec l’équipe d’ingénierie. Les travaux d’Anton Popov sur les dispositifs et outils microfluidiques permettent aux utilisateurs de réaliser différents types d’expériences de mélange ainsi que des études résolues en temps. Dihia Moussaoui développe quant à elle une technique de marquage par empreinte aux rayons X couplée à la spectrométrie de masse, qui pourrait compléter la BioSAXS et d’autres méthodes utilisées en biologie structurale. Revenant sur la manière dont la collaboration entre les chercheurs du programme ARISE (Career Accelerator for Research Infrastructure Scientists) et les ingénieurs a contribué au projet, Jean Baptiste Florial explique: «Il est toujours utile de travailler avec des scientifiques pour bien comprendre leurs besoins. Nous voulions concevoir un cadre applicatif général qui puisse être utile aux scientifiques, mais aussi à d’autres synchrotrons réalisant des expériences de BioSAXS. Les retours montrent que BSxCuBE-Web est convivial, je pense donc que nous avons atteint notre objectif». Pour plus d’informations, veuillez consulter: page web du projet ARISE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
