Les chercheurs en biologie et en mathématiques évoluent dans des univers très différents, mais leur rencontre peut s’avérer fructueuse. C’est ce que démontre la start-up Bionomeex, qui réunit des biologistes, des mathématiciens et des informaticiens, dans le but de créer des outils innovants au service de la recherche en biologie, médecine et environnement. À l’origine de Bionomeex, le biologiste Gabriel Krouk, qui a rapidement découvert l’apport des mathématiques à sa spécialité. « J’ai effectué un post-doc à l’université de New-York, dans un laboratoire³ de biologie qui développe des modèles mathématiques et d’intelligence artificielle », raconte le chercheur au laboratoire de Biochimie et physiologie moléculaire des plantes, et directeur scientifique de Bionomeex.

À son retour en France, Gabriel Krouk se rapproche de collègues qui lui permettent de poursuivre dans cette voie, et c’est avec André Mas, chercheur à l’Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck, et Clément Carré, qui a effectué son post-doc dans ce même laboratoire de mathématiques, qu’il fonde Bionomeex⁴.

La start-up, en parallèle d’une activité de développement d’outils d’intelligence artificielle à la demande, inaugure son catalogue de produits avec un logiciel qui augmente la qualité des images obtenues par microscopie en super résolution SptPalm (Single-particle tracking Photoactivated localization microscopy). Un contrat de licence a été signé entre Bionomeex et la SATT AxLR.

SptPalm est une technique de microscopie utilisée pour suivre la dynamique d’une molécule unique, souvent une protéine, quand elle diffuse dans la cellule, afin de mieux comprendre les mécanismes biomoléculaires. Mais elle est limitée par les propriétés des marqueurs fluorescents, qui ont tendance à clignoter quand on les illumine par un laser, ce qui rend la trajectoire de la protéine difficile à suivre. Aujourd’hui, pour limiter ce phénomène, les chercheurs n’ont d’autres solutions que de diminuer la puissance du laser, mais en réduisant du même coup la qualité de l’image.

Le logiciel de Bionomeex, baptisée SRME (Super resolution microscopy enhancement), développé en collaboration avec Alexandre Martiniere, chercheur au laboratoire de Biochimie et physiologie moléculaire des plantes, résout le problème grâce à un algorithme de traitement numérique de l’image. SRME reconstruit une image enregistrée avec une faible puissance de laser comme si elle avait été obtenue avec une forte puissance. Les biologistes peuvent ainsi suivre la trajectoire d’une protéine sur des distances trois fois plus longues. Le logiciel est proposé aux fabricants de microscope, Bionomeex assurant également les adaptations nécessaires à chaque instrument, ou à chaque modèle biologique.

Le deuxième produit de la start-up, dont le développement est en cours de finalisation, concerne la génétique. Plus précisément, il vise les outils d’analyse statistique dont le but est d’établir des corrélations entre des variations génétiques observées à partir du génome de nombreux individus et des maladies ou des caractéristiques de l’organisme. Ces analyses exigent des temps de calculs qui deviennent rapidement rédhibitoires, même sur des supercalculateurs. En repensant les mathématiques qui les sous-tendent, les fondateurs de Bionomeex estiment qu’ils pourront réaliser en quelques jours des calculs qui aujourd’hui demanderaient des années ! Cette avancée devrait intéresser des laboratoires de recherche en génétique, mais aussi des industriels, comme par exemple des producteurs de semences cherchant à améliorer le rendement des plantes ou leur résilience à la sécheresse. Une version opérationnelle du logiciel est prévue pour l’été 2021.

¹ CNRS/Université de Montpellier/Inrae

² CNRS/Université de Montpellier

³ Center for genomics and systems biology

⁴ Les cofondateurs de Bionmeex : Clément Carré, président – Gabriel Krouk, directeur scientifique – André Mas, expert