Cahiers de Laboratoire Électroniques

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1 Introduction

Scinote screenshot

Les Cahiers de Laboratoire Électroniques (CLE) (ELN - Electronic laboratory notebook en anglais) sont des logiciels ayant pour but de remplacer les cahiers laboratoire papier, c’est-à-dire les cahier de notes où les chercheurs marquent les détails de leurs expériences et de leurs résultats afin que leurs recherches soient facilement tracables et reproductible. Ce qu’on faisait en utilisant papier et crayon peut se faire dorénavant à travers des logiciels spécifiques, soit propiétaire soit open source.

Le but principal ne change pas. Il s’agit toujours de rendre la recherche accessible et réplicable dans toutes ses démarches. En revanche, ce qui a changé est le moyen de travail. L’innovation consiste à la création d'environnements numériques spécifiquement consacrés à stocker et archiver les données d’une étude en train d’être menée.

Jusqu’à présent, dans la plupart des cas les cahiers de laboratoire sont utilisés par les scientifiques, les ingénieurs et les techniciens afin de documenter les recherches, les expériences et les procédures effectuées dans leurs laboratoires. Mais aussi dans le secteur Recherche et Développement (R&D) du secteur privé. Depuis près d’une quinzaine d’années, des cas sporadiques2 d’utilisation de cahier digital ont été enregistrés dans l’enseignement supérieur.

Aujourd’hui la quantité croissante de données de recherche (research data ou data collection en anglais) a fait énormément croître le recours à ces outils dans tous les domaines de la connaissance: que ce soit le domaine scientifique ou celui des sciences humaines et sociales.

Le secteur juridique y fait également recours : un cahier de laboratoire est en effet souvent maintenu pour être un document légal et peut être utilisé dans un tribunal comme preuve en cas de besoin. À l'instar du carnet d'un inventeur, le cahier de notes digital pourrait servir d’appui aussi pour les poursuites en matière de brevets et les litiges de propriété intellectuelle.

2 Les objectifs principaux

Un CLE garantit un système de gestion et de protection des données d’une recherche. Il fournit aussi une flexibilité organisationnelle permettant d’apporter des changements au fur et à mesure que la recherche se poursuit.

Les CLEs étant utiles dans de nombreux domaines, beaucoup de logiciel sont spécifiques pour un domaine donné. Il existe cependant des logiciels modulables et adaptables aux exigences spécifiques des utilisateurs. De plus, la plupart des CLEs offrent la possibilité de partager les données entre utilisateur. Une fonctionnalité appréciable dans certains projets de recherche collaboratifs nécessitant, à terme, des conditions de partage.

Suivant le CLE utilisé, ses spécificité peuvent à la fois créer des simplifications de processus, ou des barrières difficilement surmontables suivant le domaine, voir même suivant le sujet de recherche. Voilà pourquoi il y a une prolifération d’outils, soit propriétaires, soit open-source.

En tenant compte de ces principes nous évaluons ci-dessous les avantages et inconvénients liés à l’utilisation des cahiers de laboratoire électroniques.

3 Avantages

Un environnement numérique consacré à sauvegarder les données d’une recherche a l’avantage d’augmenter la traçabilité des données, de pouvoir remonter facilement à la base de données ou encore de permettre de manipuler les métadonnées de la recherche. Il ouvre non seulement la porte à des fonctions de recherche textuelle beaucoup plus rapides et avancées, mais il simplifie aussi le processus d’inscription des données en variant l’éventail des supports informatifs à insérer (images, films, séquences techniques, etc).

Les CLEs augmentent également la transparence de la recherche et le niveau de responsabilité des chercheurs qui doivent se préoccuper aussi de documenter leurs études afin de les rendre ouvertes, accessibles et reproductibles aux yeux des communautés scientifiques et académiques: un CLE permet par exemple de collecter les données directement depuis les équipements de laboratoire, sans sortir de l’environnement de recherche et des outils qui y sont consacrés.

4 Inconvénients

La gestion d’un CLE peut créer aussi certaines difficultés non seulement au chercheur proprement engagé dans la recherche, mais aussi aux personnes qui doivent avoir accès aux données. D’abord l’utilisation d’un cahier de laboratoire électronique est plus compliqué que celle d’un cahier papier car elle implique l’installation d’un logiciel plus ou moins difficile à gérer selon les cas. Cela signifie que des compétences informatiques peuvent être requises de la part des chercheurs, alors qu'il n’est pas toujours sûr qu’ils en disposent. Notons ici que ces logiciels ne s’installent pas aussi simplement que n’importe quel autre programme informatique. La plupart d’entre eux demandent une installation sur un serveur externe afin de pouvoir accéder aux données sécurisées n’importe où à travers le monde. Certains CLEs cependant peuvent être utilisés via un navigateur internet standard (sciNote). Mais en tout cas, l’installation de ces logiciels est généralement plutôt exigeante: il faut d’abord préparer l’ordinateur à accueillir ce genre de programmes.

Plus général, la gestion électronique risque d’être trop standardisée : l'insertion des données dans des architectures rigides difficiles à adapter aux exigences spécifiques de certaines recherches peut poser problème.

Sur le plan financier par contre, dans les cas de logiciels propriétaires, l’achat peut poser des problèmes de coûts et d’investissements.

Finalement la gestion partagée d’un CLE peut créer des problèmes au niveau de la définition des droits et des restrictions d’accès et aussi au niveau de la gestion des droits d’auteur. Un dernier inconvénient est celui du stockage à long terme des données. En effet, les recherches scientifiques de nos jours amassent une telle quantité de données qu'il est parfois difficile de trouver de la place mémoire pour stocker ces dernières. C'est pourquoi, avant d’utiliser un CLE, il faut prendre en compte la capacité de stockages des machines et ordinateurs utilisés.

5 Évaluation technique des logiciels open source

eLabFTW

Selon la classification proposée par LIMSWiki les caractéristiques modernes incluent, mais ne sont pas limitées à:

  • l’importation de données déjà capturées ailleurs;
  • l’enregistrement direct des données sous différentes formes comme du texte, des images et des tableaux;
  • la possibilité de rechercher et de réutiliser des informations documentées;
  • le prêt de structure à des données et informations par l'utilisation de modèles préformatés ou personnalisables qui incluent une gamme de types de champs;
  • la création de liens entre les enregistrements, y compris les gestionnaires de référence et autres cahiers;
  • le stockage d'enregistrements entièrement interrogeables dans un format de base de données sécurisé, avec sauvegarde automatique;
eLabFTW screenshot
  • l’inclusion d'un système de messagerie pour une meilleure collaboration;
  • l’inclusion de données de sécurité, y compris des drapeaux pour les produits chimiques dangereux;
  • la protection de l'intégrité des données et des processus dans un environnement sécurisé mais flexible, tout en permettant des changements de processus;
  • la génération de formulaires sécurisés acceptant l'entrée de données de laboratoire par l'intermédiaire d'un dispositif informatique et / ou d'un équipement de laboratoire;
  • l’hébergement pour les communications en réseau ou sans fil;
  • l’accommodement d'une option d'ordonnancement pour les procédures de routine telles que la qualification de l'équipement et les échéanciers liés à l'étude;
  • la configuration des exigences de qualification.

5.1 Informations générales

Nous précisons que nous avons listé les 11 CLEs open-source selon les critères techniques expliqués dans la source LIMSWiki ici citée et mise à disposition pour savoir dans les détails en quoi ils consistent:

Lien LIMSwiki Site web Vidéo tutoriels Licence Système opérateur Hardware/software exigences
Chemotion ELN Site Documentation - GNU Affero General Public License v3.0 Plate-forme indépendante Docker et docker-compose
CyNote Site Documentation - GNU General Public License Cross-plateforme Python 2.6.1 ou plus grand
eLabFTW Site Documentation Seulement un tutoriel d'installation GNU Affero General Public License v3.0 Cross-plateforme Minimum hardware: 512MB RAM, 800 MHz processeur, et 300 MB de l'espace disque est le strict minimum.

Logiciel requis: Docker

eln Site - GNU General Public License v3.0 Cross-plateforme Aucune exigence d'installation particulière est nécessaire pour eln
Indigo ELN Site - GNU General Public License v3.0 Cross-plateforme
  1. Oracle database 11 R2 ou plus grand
  2. Oracle Text (anciennement (ConText))
  3. Bingo RDBMS cartouche de données
Jupyter Notebook Site Documentation Quelques vidéo explicatives sur YouTube License revisité BSD Cross-plateforme Python 3.3 ou plus grand
LabTrove Site Documentation - BSD 3-Clause License Cross-plateforme
  1. Apache 2 Web Server on Debian
  2. MySQL Server
  3. ImageMagick, ZIP
Open enventory Site - Affero GNU Public License Cross-plateforme
  1. Serveur Web Apache en cours d'exécution PHP5
  2. MySQL database
OpenBIS Site Documentation - Apache Software License v2.0 Linux or Mac OS X
  1. Linux et Mac OS X système opérateur
  2. PostgreSQL 9.1 ou plus grand
  3. Java 1.6 ou plus grand
OpenLabFramework Site - GNU Public License v3.0 Plate-forme indépendante
  1. Linux et Mac OS X
  2. PostgreSQL 9.1 ou plus grand
  3. Java 1.6 ou plus grand
sciNote Site Sur le site officiel Mozilla Public License Version 2.0 Cross-plateforme Docker et Ruby on Rails

5.2 Fonctionnalités de base

Lien LIMSwiki Modulaire L'intégration de l'appareil mobile Web-based front-end Gestion d'administration Champ de recherche Intégration d'instrument
Chemotion ELN Oui Oui Oui Oui Oui Non
CyNote Non précisé Non précisé Oui Oui Non précisé Non précisé
eLabFTW Oui Non (un design web réactif seulement pour mobile) Oui Oui Oui Oui , via REST API
eln Non précisé Oui Oui Non précisé Oui Non précisé
Indigo ELN Non précisé Non Oui Oui Oui Oui
Jupyter Notebook Non Non Oui Oui Oui Non
LabTrove Non Non Oui Oui Oui Oui
Open enventory Non Non Oui Non précisé Oui Non
OpenBIS Non Oui Oui Oui Oui Oui
OpenLabFramework Oui Oui (limité à une recherche rapide d’infos) Oui Oui Oui Non
sciNote Oui Oui Oui Oui Oui Non précisé

5.3 Expérience, collaboration et gestion de données

Lien LIMSwiki Gestion de documents Gestion d'inventaire Gestion des tâches Commenter Partage de données Templating Possibilité de requête
Chemotion ELN Oui Oui Oui Non Oui Non Oui
CyNote Oui Oui Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé
eLabFTW Oui Oui Non Oui Oui Oui Oui
eln Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Oui Non précisé Non précisé
Indigo ELN Oui Oui Oui Non précisé Oui Non précisé Oui
Jupyter Notebook Oui Non Non Non Oui Oui Non
LabTrove Oui Oui Non Oui Oui Oui Non
Open enventory Oui Oui Non Non Non Non précisé Oui
OpenBIS Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui
OpenLabFramework Oui Oui Oui Non précisé Non Non Non
sciNote Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui

5.4 Reporting, impression, code barres

Lien LIMSwiki Importation de données Type de fichiers exportés Support codes à barres Support QR Rapport de support Label support Analyse des données Qualité, sécurité, conformité
Chemotion ELN .xsls, .sdf .xsls, .sdf Oui Oui Non Non Non -
CyNote Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Time-Stamp Protocol (TSP); 21 CFR Part 11 compliance
eLabFTW .pdf, .csv, zip .pdf, .xsls, zip Non Non Non Non Non Time-Stamp Protocol (TSP); Version control; Secured
eln Non précisé .pdf Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Contrôle de version
Indigo ELN Oui Oui Non Oui Oui Non Oui Oui
Jupyter Notebook No .pdf, .html, .LaTeX, .png, .svg Non Non Non Non Oui Oui
LabTrove Oui xml, png Non Oui Non Oui Non Non précisé
Open enventory Oui Non précisé Oui Non Non Oui Non Non précisé
OpenBIS Oui .xsls Non Non Oui Non précisé Non précisé Gestion SOP
OpenLabFramework Non .csv, .excel, .ods, .pdf, .rtf, .xml Oui Non Oui Oui Oui Oui, Spring Security Framework
sciNote Oui custom pdf, .xsls Oui Non Oui Non Non Audit trail

5.5 Autres fonctionnalités

Lien LIMSwiki Langues Secteurs d'activité Traitement automatisé activé par une API Fil RSS, tags Langages de programmation Base de données personnalisable Planificateur Outils de dessin Intégration du Big Data
Chemotion ELN Non précisé Institut de technologie de Karlsruh, laboratoires de chimie Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Oui Oui Non précisé
CyNote Non précisé Laboratoires de biologistes et de bioinformatique Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé
eLabFTW Plusieurs Universités mondiales: Cardiff, Uppsala, Washington, Institut indien des sciences, Koweït, Helsinki, Hanovre, etc. Tout type de laboratoires: chimie, biologie, physique, astronomie Oui Oui PHP, Java-script, JSON, YAML, MySQL Oui Oui Oui Oui
eln Non précisé Non précisé Non précisé Non précisé C++ Partiellement Non précisé Non précisé Non précisé
Indigo ELN Non précisé Laboratoires de chimie Oui Non Java-script Non Oui Oui, Intégration avec l'outil de dessin chimique Ketcher de EPAM Oui, à partir des services de Pfizer, Protein Bank, d'une URL ou d'un fichier local
Jupyter Notebook Plusieurs Support interactif pour les données provenant de la sciences et de l'informatique scientifique au travers de tous les langages de programmation Oui Non Plusieurs, tous basés sur JSON Oui Non Non Oui
LabTrove Non précisé Université de Southampton, université de Reading Oui Oui Java-script Non Non Non Non
Open enventory Non précisé Laboratoires de science moléculaire et de chimie Non Non PHP/MySQl et Java-script Non Non Non Non
OpenBIS Plusieurs Projets de recherche de SystemsX.ch; consortiums de recherche financés par l'Union européenne Oui Non Java-script Non précisé Oui Non Non précisé
OpenLabFramework Non précisé Université du Danemark du Sud Oui Non Java-script et Ajax Non Non Non Non
sciNote Non précisé Biotechnologie, recherche clinique, général En cours de développement Non Ruby on Rails 4.2.3. Non Non Non Non

6 Ressources

  1. El Kharroubi, I. et Kabbaj Touita, A. (2007). Les propositions des bonnes pratiques d'exploitation du Cahier de Laboratoire. Repéré à http://www.utc.fr/~mastermq/public/publications/qualite_et_management/MQ_M2/2006-2007/projets/cahier_labo/cahier_labo.html
  2. Cisel, M. (2016, 30 septembre). Cahiers de laboratoire électroniques: un outil pour l’enseignement des sciences [Billet de blogue]. Repéré à https://numpedago.hypotheses.org/54
  3. Robyr, J. (2014). Les enjeux du cahier de laboratoire (électronique?). Repéré à https://actu.epfl.ch/news/les-enjeux-du-cahier-de-laboratoire-electronique/
  4. Electronic laboratory notebook classification. (s. d.). Dans LIMSWiki. Repéré le 20 novembre 2017 à https://www.limswiki.org/index.php/Electronic_laboratory_notebook
  5. Electronic Lab notebook. (s. d.). Dans Wikipédia, l'encyclopédie libre. Repéré le 20 novembre 2017 à https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_lab_notebook