Marko Budinich, la biologie décodée par l’informatique

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Marko Budinich est bio-informaticien, il comprend aussi bien la biologie que l’informatique et va utiliser la puissance de calcul des ordinateurs pour décoder les données génétiques de Tara Oceans. Chercheur chilien, il se consacrera pendant deux ans à l’étude du réseau microbien océanique. Sa mission est de mieux comprendre son fonctionnement et les paramètres qui l’influencent. Les modèles informatiques qu’il produira donneront une vision plus globale de l’état actuel et futur de ce réseau.

Marko a décidé il y a quelques mois de candidater pour participer au projet « Plancton océanique, climat et développement » initié par la Fondation Tara Expéditions et financé par le Fonds Français pour l’Environnement Mondial (FFEM). Ce projet de coopération et développement est pour lui une opportunité unique de développer de nouvelles compétences, de faire partie du nouveau réseau de chercheurs que le projet a pour mission de créer.

 

Sa thèse à peine achevée, Marko Budinich s’accorde une pause bien méritée avant de s’embarquer dans l’aventure Tara Oceans. « C’était une thèse, ça a demandé beaucoup d’énergie, c’est pour ça que là, je prends d’abord de longues vacances », sourit-il. Le chercheur chilien filera ensuite s’installer à la Station biologique de Roscoff*en Bretagne avec sa femme et son petit garçon d’un an. « C’est la première fois que je travaille sur les données de Tara Oceans même si ça fait longtemps que l’idée était là », détaille-t-il. Il est encore trop tôt pour évoquer l’orientation de ses futures recherches, le chercheur en bio-informatique, prudent, préfère parler d’une « idée », d’une « intuition ».

C’est un peu similaire aux algorithmes utilisés pour analyser les communautés d’individus ou d’amis qui se forment sur Facebook

Au-delà du jeu de données

Marko Budinich sait très bien pourquoi il a choisi d’intégrer l’équipe scientifique de Tara Oceans. D’abord, pour le jeu de données car il est le plus global et exhaustif à ce jour, mais aussi pour l’interdisciplinarité de cette recherche menée par des océanographes, biologistes ou encore généticiens. Mais le plus important à ses yeux est que le projet s’inscrit dans un objectif global de compréhension du fonctionnement de l’océan. « Ce sont des questions fascinantes et importantes », s’enthousiasme-t-il. Il s’apprête donc à mettre ses compétences au service de l’étude du plancton marin. Intégrer le monde mouvant des microorganismes océaniques dans l’univers normalisé de l’informatique, telle est la raison d’être de la bio-informatique. Le plancton représente des milliards d’organismes et des dizaines de milliers d’espèces, face à cette complexité la puissance de traitement de l’informatique est indispensable et aujourd’hui disponible.

Pour nous éclairer sur son travail, le Chilien utilise une analogie qui nous parle à tous ou presque aujourd’hui. « C’est un peu similaire aux algorithmes utilisés pour analyser les communautés d’individus ou d’amis qui se forment sur Facebook. Ces algorithmes permettent de comprendre pourquoi les communautés sont organisées d’une certaine manière, d’identifier les facteurs, par exemples sociaux, qui influencent la formation ou pas de certaines communautés. L’informatique joue le même rôle avec les communautés planctoniques. Son objectif est de connecter tous les niveaux de l’écosystème. À partir des données biologiques, on connaît les communautés, on peut ensuite corréler ces observations aux paramètres environnementaux pour tenter de déterminer quels sont les plus contraignants pour la structure des communautés ».

Pourquoi cet intérêt particulier pour le réseau tissé par les microbes de l’océan ? Une partie de la réponse réside dans ce paradoxe que Marko Budinich se plaît à nous rappeler : « Nous en savons très peu sur eux, pourtant, ils régissent les cycles biologiques de l’océan ».

La modélisation ce n’est pas que de la prédiction, c’est aussi de la compréhension

Partir du génome

« On modélise un organisme par l’ensemble des réactions chimiques qui se produisent à l’intérieur des cellules », explique le chercheur. « En partant du génome, c’est à dire de l’ensemble des gènes qui composent un organisme, on a une meilleure compréhension du fonctionnement de l’organisme, de son métabolisme et des réactions qu’il exécute ».

En corrélant cela aux paramètres environnementaux, comme par exemple la quantité de nutriments, il devient possible d’estimer certains processus comme le taux de croissance de cet organisme.

Les outils bio-informatiques que développe Marko Budinich trouvent de multiples applications. Avant de débuter sa thèse, pendant ses cinq années en tant qu’ingénieur, il a notamment exploré les levures intervenant dans le processus de vinification. Il a aussi étudié le métabolisme des bactéries dites « extrémophiles », qui prospèrent dans des conditions qui se révèlent mortelles pour la grande majorité des autres organismes, celles-ci sont utilisées pour extraire le cuivre à partir de minerai brut, un enjeu économique majeur au Chili. La suite de son travail en thèse a consisté à « adapter les modèles développés pour un seul organisme à l’échelle de l’écosystème », donc à une multitude d’êtres vivants.

Mais le chercheur chilien tient à insister sur le fait que « la modélisation ce n’est pas que de la prédiction, c’est aussi de la compréhension. On prend toutes ces données et on les explore. Ce sont les données qui disent ce qui est intéressant. Il faut voir ce que les données suggèrent. »

 

Marko

Marko Budinich

 

« La science est une construction collective »

Les outils bio-informatiques que va développer Marko Budinich ne se cantonneront pas à l’océanographie microbienne. Ils s’adapteront à des environnements très variés, à l’image de tous ceux que concentre son pays, des déserts arides aux écosystèmes antarctiques.

S’il ne sait pas encore précisément ce qu’il s’apprête à étudier et, potentiellement, à découvrir, le chercheur sait par contre comment il compte mener ses recherches : certainement pas seul. « La science est une construction collective, ce n’est pas des gens qui travaillent seuls dans des laboratoires. » À ses yeux, l’interdisciplinarité permet de penser les problèmes de manière différente et d’en comprendre les détails.

 

* La station biologique de Roscoff est un centre de recherche et d’enseignement en biologie et écologie marine qui dépend du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et de l’Université pierre-et-marie-curie (UPMC).

 

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