Les carnets de notes deviennent numériques

Les carnets de laboratoire électroniques changent la façon dont de nombreux scientifiques interagissent avec l’information. Ces carnets, les ELN en abrégé, capturent les détails des expériences et les données qui sont entièrement consultables dans et entre les expériences. Ils peuvent également fournir automatiquement des informations de tiers aux scientifiques.

Les grandes entreprises ELN ont été actives dans les fusions et acquisitions au cours des deux ou trois dernières années, embrassant des entreprises plus petites pour les aider à élargir leur portefeuille. Les plus grands fournisseurs ont rassemblé des outils pour fournir non seulement la capture des données, mais aussi leur analyse et leur visualisation, observe John Trigg, consultant ELN chez PhaseFour Informatics. Cela leur a permis de s’orienter vers l’offre d’une plateforme sur laquelle on peut se brancher.

‘Les ELN cessent d’être spécifiques à une discipline et s’orientent vers une approche modulaire où vous avez un noyau générique, l’outil de création, mais avec la possibilité de brancher d’autres types de fonctionnalités qui répondraient aux exigences de la chimie, de la biologie et de l’assurance qualité’, explique Trigg. Les plus grands acteurs sont IDBS, CambridgeSoft (propriété de PerkinElmer) et Accelrys, mais il existe de nombreux acteurs plus petits qui proposent des ELN avec des fonctionnalités intéressantes.

Le prix est un enjeu énorme pour le monde universitaire

Les ELN ont évolué à partir d’outils de bureau, dédiés à des disciplines scientifiques spécifiques, ou d’outils de création génériques, qui reproduisent le cahier de laboratoire papier. Il en résulte un ensemble hétéroclite de produits, dont certains empiètent sur d’autres outils informatiques tels que les systèmes de gestion des informations de laboratoire (LIMS), les systèmes de gestion des données scientifiques et les systèmes d’exécution de laboratoire. Cette convergence entraîne une certaine confusion pour les clients, mais, pour l’essentiel, les personnes qui achètent un ELN se dirigent vers un  » laboratoire sans papier « , où l’ELN s’intègre à d’autres systèmes de laboratoire.

Les big pharma ont été les premiers à adopter les ELN, mais les petites biotechs, les laboratoires universitaires et les petites entreprises en général ont été plus prudents. En outre, certains ELN font partie de packages plus importants qui pourraient être considérés comme coûteux à l’achat et à la maintenance avec un support informatique.

Accelrys/Contur

En 2008, le Karolinska Institutet (KI) à Stockholm, en Suède, a découvert certains problèmes clés lors d’un audit interne et a décidé que les carnets de notes en papier étaient un handicap. Un grand nombre de carnets contenaient des impressions électroniques qui avaient été imprimées et collées, ce qui semblait rétrograde. Certains groupes de recherche de la KI utilisaient déjà des ELN, explique Cecilia Bjorkdahl, chef de projet ; cela se produit généralement après qu’un universitaire a travaillé pour une entreprise de biotechnologie ou de pharmacie et qu’il est revenu à l’université. ‘Ils voulaient continuer avec la documentation électronique qu’ils avaient utilisée auparavant’, explique-t-elle.

L’université s’est associée à deux universités de médecine en Suède et a fait le grand saut en choisissant iLabber de Contur. ‘Nous avions des épidémiologistes et des chimistes et tout ce qu’il y a entre les deux, donc nous avions besoin de quelque chose qui n’était pas trop spécifique’, dit Bjorkdahl. De plus, c’est là que nous en avons eu le plus pour notre argent ». Les vendeurs d’ELN reconnaissent que le prix est une question importante pour les universités, et KI a décidé que Contur offrait un bon rapport qualité-prix. Certains des autres systèmes que nous avons examinés étaient au moins deux fois plus chers et nous avions l’impression qu’ils nécessitaient beaucoup plus de travail continu. Selon elle, le système qu’ils ont adopté nécessite relativement peu de maintenance et était l’un des plus faciles à gérer d’un point de vue informatique. Jusqu’à présent, environ 1800 personnes utilisent l’ELN de Contur dans l’institut, sur un total possible de 4500.

Pour autant, il y a des inconvénients. ‘C’est un produit prêt à l’emploi, dit Bjorkdahl, ce qui présente certains inconvénients lorsqu’il s’agit d’adapter le système aux divers groupes et cela fonctionne mieux pour certains.’ L’environnement informatique varié a posé des problèmes au début et le fournisseur d’ELN a dû prêter davantage attention aux exigences relatives aux Mac, qui représentaient 20 à 30 % des interfaces utilisateur. Une version client accessible à partir d’un serveur était disponible, mais les problèmes ont incité la société à développer une version web, agnostique au PC et au Mac. Des plaintes ont été formulées au sujet de la flexibilité de l’outil de traitement de texte, sur laquelle on a depuis travaillé, et il a fallu du temps pour organiser qui devait voir quoi et quand au sein de l’ELN.

Contur a été racheté par Accelrys en mai 2011, ce qui a donné lieu à quelques spéculations sur l’avenir de leur ELN. Thomas Rozlucki, d’Accelrys, affirme que l’ELN de Contur s’installe confortablement aux côtés de son propre notebook, cependant. Nous avons fait un travail important pour intégrer le produit Contur à la plateforme d’entreprise Accelrys », dit-il. Les grandes entreprises peuvent utiliser la plate-forme Accelrys, tandis que les entrepreneurs, les fournisseurs ou les partenaires peuvent opter pour l’ELN de Contur. L’ELN d’Accelrys offre également une très forte intégration des instruments, par exemple, et a déjà été déployé dans des environnements réglementés, ce qui le différencie de l’ELN de Contur », explique-t-il. Pour des raisons de conformité, les grandes entreprises pharmaceutiques ont besoin d’avoir des instruments intégrés aux ELN dans le domaine de la chimie analytique et des procédés. Le carnet Accelrys, anciennement Symyx, est considéré comme un ELN d’entreprise sophistiqué.

Accelrys propose un prix académique réduit sur son ELN Contur de 120 $ (~80 £) pour un abonnement de 12 mois. Une heure de formation suffit, selon l’entreprise, qui cite l’université de Yale, Carlsberg et Heinz comme clients. Les structures et réactions chimiques sont enregistrées à l’aide d’outils de dessin chimique exclusifs. Bjorkdahl affirme que cela leur permet de documenter l’ensemble du processus de recherche, y compris la prise de décision qui oriente la recherche dans de nouvelles directions.

IDBS

Le département de chimie de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni utilise les ELN E-WorkBook d’IDBS depuis plusieurs années maintenant. Tim Dickens, responsable informatique, explique que la société est considérée comme un bon acteur dans le domaine de la chimie et de la médecine translationnelle, mais que la pénétration des ELN dans le milieu universitaire a été très inégale. Selon lui, le retour sur investissement est évident, puisqu’il s’agit de remplacer « les informations griffonnées dans un cahier, la technologie utilisée ici à Cambridge depuis Isaac Newton, par une configuration électronique qui présente de nombreux avantages, notamment celui d’éviter la répétition des expériences, de relier les résultats de différents instruments et de les localiser pour les écrire ». Le système IDBS est puissant et s’est avéré populaire auprès des équipes qui ont investi le temps de le comprendre, ajoute-t-il.

Nous nous éloignons de l’ELN traditionnel pour passer à la gestion, au calcul et à l’analyse des données

Le E-workbook, selon IDBS, est très adaptable pour répondre aux besoins de tous les chercheurs, de tout biologiste de recherche au chimiste médicinal ou synthétique. Il dispose également d’une application ChemBook qui s’appuie sur la plate-forme E-workbook et étend ses fonctionnalités avec des capacités cheminformatiques spécifiques qui permettent de capturer, partager, afficher et rechercher une variété de types de données chimiques rapidement et en toute sécurité. Jonathan Davies, de l’IDBS, explique que l’E-workbook de base est un « produit auquel nous pouvons ajouter des saveurs particulières afin de répondre à des domaines spécifiques ». ChemBook ajoute la capacité de comprendre la réaction, de la rechercher, et de pouvoir faire des flux de travail appropriés à un chimiste.

‘Nous nous éloignons de l’ELN traditionnel, qui était un remplacement du cahier de laboratoire en papier, et nous entrons davantage dans le domaine de la gestion des données, du calcul et de l’analyse’, déclare Davies. Une autre tendance majeure, relevée par plusieurs fournisseurs d’ELN, est l’accent mis sur la facilité d’utilisation, en partie induite par les interfaces faciles et intuitives que de nombreuses personnes sont habituées à utiliser sur des produits tels que les smartphones et les tablettes. Les ELN sont des outils que les gens utilisent tous les jours. Nous nous concentrons donc sur le fait de consacrer beaucoup d’efforts à la conception de l’interface utilisateur afin de la rendre aussi directe et simple que possible’, explique Davies.

Un inconvénient du système IDBS, dit Dickens, est qu’il fonctionne sur Oracle, ‘un paquet assez cher à gérer techniquement et assez compliqué. Ce serait bien s’il utilisait un système alternatif tel que le système de base de données open source Postgress.’

Un autre problème à Cambridge est la diversité des appareils utilisés par les étudiants, les gens utilisant Linux, des Mac, des PC, leurs propres ordinateurs portables et plus encore. Dickens aimerait voir une interface web entièrement fonctionnelle, y compris la possibilité de dessiner des molécules sans utiliser différents progiciels de dessin chimique. Un ELN compatible avec le web est maintenant disponible auprès d’IDBS et est en cours d’amélioration, dit-il.

« Notre produit est vraiment une version PC, mais nous déplaçons continuellement plus de cette fonctionnalité vers le web avec une interface web qui prend en charge différentes plateformes », explique Davies. Il admet que les universités sont un environnement difficile, mais affirme que leur système présente de nombreux avantages par rapport à certaines autres offres. Le back-end est une base de données Oracle. Les avantages qu’elle offre sont la sécurité, l’évolutivité et les performances. Le ChemBook d’IDBS compte Total Petrochemicals et BASF parmi ses clients.

Richard Whitby, de l’université de Southampton, a examiné un certain nombre d’ELN et considère le système IDBS comme ‘le meilleur’ pour le milieu universitaire’ et dit que, d’après son expérience, avec la bonne infrastructure et la bonne formation, c’est un bon système.

CambridgeSoft

PerkinElmer a décidé de développer son activité informatique suite à un examen il y a environ deux ans et a acquis CambridgeSoft en mars 2011. Son ELN est leader sur le marché et l’E-Notebook for Chemistry promet de répondre aux besoins des chimistes chercheurs de toutes les industries. L’E-Notebook est le même produit, quel que soit le secteur auquel il est destiné. Les utilisateurs achètent ensuite des modules supplémentaires qui sont spécifiques à l’application. Toutes ces pièces s’emboîtent dans une plateforme que nous appelons Ensemble for Chemistry’, explique Clive Higgins, vice-président du marketing chez PerkinElmer.

‘PerkinElmer a pour vocation de créer des données et a fait un choix stratégique en acquérant certaines entreprises et en gérant ces données grâce aux technologies ELN et LIMS. Le problème suivant est l’analyse, l’interprétation et la visualisation de ces données’, dit-il. La majorité des clients de CambridgeSoft se déploient par le biais de PC et de Windows au niveau du front-end et de serveurs Oracle au niveau du back-end. L’université de Harvard, des petites biotechs et des big pharma sont des clients.

Un exemple de composant intégré dans son carnet de chimie est ChemBioDraw, qui permet aux chimistes de créer des schémas de réaction ; l’ELN génère automatiquement des noms Iupac et des tableaux de stœchiométrie et ses applications de chimie promettent un hub central pour les activités qui est intégré au flux de travail des chimistes. Les données capturées à l’aide de l’ELN peuvent être recherchées et analysées à l’aide de ChemBioViz avec des liens optionnels vers Spotfire pour une visualisation et une analyse puissantes, indique la société.

« Les ELN basés sur le Web ont tendance à manquer de capacité lorsque vous commencez à avoir des centaines d’utilisateurs. Nos capacités et notre travail avec Oracle signifient que notre produit a une évolutivité prouvée’, dit Higgins.

Tout le monde n’est pas enchanté. Whitby, par exemple, se plaint que CambridgeSoft n’a ‘pas démontré un réel engagement dans le passé et s’est montré très inflexible en ce qui concerne les pilotes’.

Mais Dickens, à Cambridge, est plus positif. ‘Nous avons des poches de personnes ici qui utilisent la version mono-utilisateur et ma compréhension est qu’ils trouvent l’interface intuitive, fournissant des informations d’une manière propre et claire pour commencer. Et il y a aussi un système d’inventaire chimique. En travaillant dans la chimie de synthèse, vous ne voulez pas nécessairement toutes les fonctionnalités riches qu’offre IDBS. »

Autres acteurs

Le prix de la mise en place des systèmes des grands acteurs peut être de l’ordre de 25 000 dollars. Ce chiffre les place dans une ligue différente de ce que les petites entreprises ou les laboratoires peuvent avoir en tête. Suhaib Siddiqi est vice-président de la technologie chez ZS Genetics, une petite société de biotechnologie génomique du Massachusetts, aux États-Unis, qui a testé plusieurs ELN. Siddiqi s’inquiète du fait que certains carnets demandent trop de soutien : Je ne veux pas que mes chimistes courent vers l’informatique. Nous sommes une start-up. Nous voulions un produit à prix raisonnable et bien conçu’, dit-il.

Siddiqi a opté pour Espresso ELN de ChemBytes, qui, selon lui, peut être installé et utilisé en 15 minutes. Le créateur est Stefan Abrecht, qui a travaillé comme chimiste de processus dans l’industrie pendant 20 ans avant de créer ChemBytes. Espresso vise les chimistes organiques, notamment les chimistes des polymères et des organométalliques. Il ne s’agit pas tant d’une suite pour le travail de formulation », explique M. Abrecht, qui a développé l’ELN pour qu’il soit simple à installer et intuitif à utiliser. Il est disponible uniquement pour travailler avec des PC.

Espresso ne nécessite pas de serveur pour fonctionner, coûte 129 $ et toutes les fonctionnalités sont intégrées localement, y compris les recherches de sous-structures réactionnelles. Il est attrayant pour ceux qui n’ont pas les ressources nécessaires pour une infrastructure de serveur, selon Abrecht. Ce qui différencie mon application, c’est qu’elle se concentre sur le protocole d’expérience. Je suis étonné de voir des produits avec de petites zones de texte pour saisir le protocole. C’est le cœur d’un ELN, c’est pourquoi Espresso ELN propose un éditeur de protocole hautement fonctionnel, lié à une base de données de matériaux, avec des données stœchiométriques conservées en arrière-plan », explique-t-il. Espresso peut automatiquement organiser et résumer les expériences du projet, ajoutées sans ordre particulier, en un schéma de réaction graphique contigu. Siddiqi dit qu’il aimerait voir davantage de capacités biologiques ajoutées au système.

Une autre alternative est un ELN open source ; GGA Software Services a été choisi pour développer, commercialiser et distribuer l’ELN interne de Pfizer en version open source, Indigo. GGA avait travaillé avec Pfizer pour soutenir et maintenir l’ELN original pendant plusieurs années. Indigo est décrit comme étant hautement configurable et extensible. Il prend en charge les systèmes Linux, Windows et Mac OS X.

 » Il a été développé avec la contribution de milliers de chimistes de Pfizer pendant de nombreuses années « , explique Richard Golob de GGA,  » c’est donc une plateforme testée et éprouvée. Il ajoute que GGA aidera les entreprises à maintenir, personnaliser et configurer l’ELN. Richard Golob voit de grandes possibilités d’utilisation d’Indigo par des partenaires externes, des laboratoires et des sous-traitants travaillant avec les grandes entreprises pharmaceutiques, afin d’offrir un ELN de chimie à faible coût. Siddiqi a considéré Indigo mais l’a jugé trop complexe pour ce dont ils avaient besoin, mais il peut convenir à d’autres.

Il existe des dizaines d’autres options. Agilent, une société d’instruments, est entrée dans l’espace ELN par le biais d’une acquisition et offre un produit, OpenLAB ELN, qui peut traiter les données provenant des instruments. Dotmatics, qui vient du domaine de l’analyse des données, a ajouté un ELN à son portefeuille comme moyen de capturer et d’analyser les données. Sciency ELN de RURO est une autre option. L’entreprise le décrit comme un environnement de recherche intégré et évolutif pour la gestion et le partage des données qui peut rationaliser les processus de laboratoire. Enfin, il existe d’autres options logicielles open-source développées par les universités de Southampton et de Manchester (LabTrove et Myexperiment).

Grande image

Un certain nombre de fournisseurs d’ELN proposent des essais gratuits et cela vaut certainement la peine d’être pris en compte lors du choix d’une plateforme ELN. Le coût et la sophistication varient, mais les grands fournisseurs ne diffèrent pas énormément en termes de prix, dit Trigg. La plupart des grands systèmes actuels sont assez sophistiqués, mais leur adaptation à vos besoins particuliers peut nécessiter une configuration, ajoute-t-il, ce qui peut être coûteux et compliqué. M. Trigg conseille aux clients potentiels de demander une estimation du coût total de possession sur une période donnée, par exemple cinq ou dix ans. Il est certain que les ELN vont pousser le bloc-notes papier hors du laboratoire au cours de la prochaine décennie.

Je ne peux pas croire qu’au cours des dix prochaines années, un laboratoire quelconque voudra encore utiliser du papier, en raison de la volonté d’intégrer des processus commerciaux de bout en bout avec des liens transparents avec les flux d’informations’, dit-il. ‘Il y a une sorte d’inévitabilité dans tout cela.’

Anthony King est un écrivain scientifique basé à Dublin, en Irlande

Suivre la tendance

Michael Elliot, du groupe de conseil Atrium Research, parle à Chemistry World des tendances du marché des ELN

Q. Quelles tendances spécifiques ont émergé sur le marché des ELN au cours des dernières années ?

Il existe plusieurs tendances, tant du point de vue du marché que des produits. Dans le secteur biopharmaceutique, le marché se déplace définitivement beaucoup plus vers l’aval, dans des domaines tels que la chimie analytique, le développement de produits biologiques et la qualité. Dans d’autres segments, l’adoption de l’ELN dans des secteurs tels que l’alimentation et les boissons, les produits de consommation et la fabrication de produits chimiques (non pharmaceutiques) s’accélère, ce qui correspond aux tendances que nous avons observées dans les LIMS à la fin des années 1980 et au début des années 1990.

Ces deux tendances poussent les fournisseurs dans différentes dimensions – en essayant de simplifier les produits pour répondre à un public plus large tout en ajoutant des fonctionnalités supplémentaires, telles que le suivi des échantillons et des résultats nécessaires au développement et à la qualité. Cette tendance à la convergence des fonctionnalités de type LIMS dans l’ELN peut en fait accroître la complexité des produits.

Q. Comment les besoins des petites entreprises et/ou du monde universitaire ont-ils été satisfaits par les fournisseurs d’ELN ?

Je distinguerais ici les petites entreprises des universitaires. Les petites entreprises ont adopté l’ELN dès le début et ont une grande variété d’options à choisir. Le milieu universitaire est une bête différente où l’adoption est faible. Si les grandes institutions ont mis en œuvre ELN, il s’agit d’une petite partie du marché universitaire global, ce qui se traduit par un taux d’adoption inférieur à 10 %.

Le problème plus important dans le milieu universitaire est une réticence générale à adopter ELN très tôt dans l’enseignement

Les problèmes sont assez complexes dans ce secteur. La plupart des institutions n’ont pas le besoin des outils de protection de la propriété intellectuelle fournis par la plupart des produits. Le besoin se situe dans une perspective de collaboration, et il existe un grand nombre d’outils  » de type ELN  » qui peuvent être utilisés – certains sont même gratuits. Ainsi, si certains groupes n’utilisent pas d’ELN, ils peuvent utiliser d’autres outils qui offrent les fonctionnalités nécessaires.

Le problème plus large que je vois dans le milieu universitaire est une réticence générale à changer et à adopter l’ELN très tôt dans l’enseignement. Oui, il y a des problèmes de coût, mais plusieurs fournisseurs offrent des solutions très peu coûteuses à des fins éducatives. Il s’agit plutôt d’une résistance à comprendre l’importance de la technologie – en particulier pour la chimie de synthèse – pour les futurs employeurs. Nous devons former les étudiants à la technologie qu’ils utiliseront à l’avenir et apprendre à l’améliorer, plutôt que de les former via des paradigmes papier obsolètes.

Q De nouveaux fournisseurs d’ELN particulièrement innovants sont-ils apparus au cours des deux ou trois dernières années ?

Honnêtement, au cours des deux ou trois dernières années, je n’ai pas été frappé par un produit particulièrement nouveau ou tellement innovant qu’il se démarque vraiment de la mêlée. Les dernières années ont été des changements évolutifs avec des capacités supplémentaires et un travail sur certaines nouvelles interfaces utilisateur.

Atrium Research publie une revue complète du marché des ELN.

Les produits de la gamme ELN ont été conçus pour répondre aux besoins des utilisateurs.