Cahiers de Laboratoire Électroniques

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 de laboratoire papier, c’est-à-dire les cahiers de notes où les chercheurs relèvent les détails de leurs expériences et de leurs résultats afin que leurs recherches soient facilement traçables et reproductibles. Ce qu’on faisait en utilisant papier et crayon peut se faire dorénavant à travers des logiciels spécifiques, soit propriétaires 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. En effet les quantités de données augmentant, ces outils simplifient grandement la gestion de ces données.

Ces cahiers revêtent même un aspect légal : 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.

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 multiplication d’outils, soit propriétaires, soit open-source.

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

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
• 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 simplifie aussi le processus d’inscription des données en variant l’éventail des supports informatifs à insérer (images, films, séquences techniques, etc).

Les CLEs permettent également

• d'améliorer la transparence de la recherche
• d'améliorer le niveau de responsabilité des chercheurs
• d'identifier les connaissances pré-existantes à un contrat et celles développées pendant

En effet, les chercheurs doivent se préoccuper 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.

Inconvénients

La gestion d’un CLE peut créer 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 généralement, la gestion électronique pourrait être perçue comme trop standardisée : l'insertion des données dans des architectures rigides difficiles à adapter aux exigences spécifiques de certaines recherches pourrait 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.

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.

Il se pose aussi la question de l'archivage des données et l'intégrité de celles-ci dans le temps. Cela peut s'avérer complexe voir impossible selon le format employé et la maintenance des logiciels par leurs créateurs. Il existe un risque de pertes données si ces derniers ne mettent plus les moyens de garder les données.

La gestion de la sécurité des données est, quant à elle, partagée entre les développeurs du logiciel (gestion de la base de données, stockage sur les serveurs,...) et les chercheurs (contrôles des accès, gestion des droits,...). Toutefois, est-ce que toutes les structures de recherches sont-elles prêtes à prendre en compte ces aspects ?

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.

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	Tutoriels vidéos	Licence	Système d'exploitation	Exigences matérielles/logicielles
Chemotion ELN	Site Documentation	-	GNU Affero General Public License v3.0	Plate-forme indépendante	Docker et docker-compose
eLabFTW	Site Documentation	Seulement un tutoriel d'installation	GNU Affero General Public License v3.0	Cross-plateforme	Minimum hardware: 2 Go RAM, 1 GHz processeur, et 1 Go d'espace disque est le strict minimum. Logiciels requis: Docker et docker-compose.
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	Oracle database 11 R2 ou plus grand Oracle Text (anciennement (ConText)) 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	Apache 2 Web Server on Debian MySQL Server ImageMagick, ZIP
Open enventory	Site	-	Affero GNU Public License	Cross-plateforme	Serveur Web Apache en cours d'exécution PHP5 MySQL database
OpenBIS	Site Documentation	-	Apache Software License v2.0	Linux or Mac OS X	Linux et Mac OS X système opérateur PostgreSQL 9.1 ou plus grand Java 1.6 ou plus grand
OpenLabFramework	Site	-	GNU Public License v3.0	Plate-forme indépendante	Linux et Mac OS X PostgreSQL 9.1 ou plus grand 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

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
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

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
eLabFTW	Oui	Oui	Oui	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

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	-
eLabFTW	.csv, .elabftw.zip	.pdf, .csv, .zip, json (via API)	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

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
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, Javascript, 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	Javascript	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	Javascript	Non	Non	Non	Non
Open enventory	Non précisé	Laboratoires de science moléculaire et de chimie	Non	Non	PHP/MySQl et Javascript	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	Javascript 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

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