Cahiers de Laboratoire Électroniques
Introduction
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 “journaux” où les chercheurs prennent note des détails de leurs expériences et leurs résultats pour laisser des traces concernant leurs recherches. En bref, 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 une recherche accessible et réplicable dans toutes ses démarches. En revanche, ce qui a changé est le moyen de travail. L’innovation consiste à avoir créé des 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 sporadiques d’utilisation des cahiers digitales dans l’enseignement supérieur ont été enregistrés.
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 des 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.
Il est généralement préférable de ne pas avoir des architectures trop rigides d’utilisation ou, encore pire, fixes et impossibles à modifier sur la base d’exigences spécifiques. En plus, la possibilité de partager les données serait aussi appréciable dans certains projets de recherche collaboratifs nécessitant, à terme, des conditions de partage.
Mais il est vrai que ces objectifs généraux créent à la fois des simplifications des processus d’investigation et des barrières difficilement surmontables selon les domaines, voir sujets de recherche. Voilà pourquoi il y a une prolifération d’outils, soit propriétaires, soit open-source. Les premiers visent à s’adapter à des exigences particulières. Les deuxièmes sont en libre accès, mais ils sont plus génériques.
En tenant compte de ce principe nous cherchons à évaluer ci-dessous les 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 au database et encore de permettre de manipuler les métadonnées de la recherche. Il ouvre la porte à des fonctions de recherche textuelle beaucoup plus rapides et avancées. Mais surtout, il simplifie le processus d’entrée des données en variant l’éventail des supports informatifs à insérer (images, films, séquences techniques, etc).
Enfin, il augmente énormément 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.
Inconvénients
La gestion d’un CLE peut créer aussi certaines difficultés 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 pourraient être demandées aux chercheurs, mais 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 CLE 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 en 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 énorme quantité de données. C'est pourquoi, avant d’utiliser un CLE, il faut prendre en compte la capacité de stockages des machines et ordinateurs utilisés.
Évaluation technique des logiciels open source
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;
- 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 | 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 |
|
| 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 |
|
| Open enventory | Site | - | Affero GNU Public License | Cross-plateforme |
|
| OpenBIS | Site Documentation | - | Apache Software License v2.0 | Linux or Mac OS X |
|
| OpenLabFramework | Site | - | GNU Public License v3.0 | Plate-forme indépendante |
|
| 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 |
| 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 |
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 |
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 | 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 | Language | Industries served | API-enabled automated processing | RSS feed, tagging | Programming language | Customizable Database | Scheduler / Planner | Drawing tools | Big data integration |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chemotion ELN | - | Karlsruhe Institute of Technology, chemistry lab | - | - | - | - | Yes | Yes | - |
| CyNote | - | Biologists and Bioinformaticists labs | - | - | - | - | - | - | - |
| eLabFTW | Various | Worldwide universities: Cardiff, Uppsala, Washington, Indian institute of science, Kuwait, Helsinki, Hannover...etc. Any kind of lab: chemistry, biology, physics, astronomy domains | Yes | Yes | PHP, Java-script, JSON, YAML, MySQL | Yes | Yes | Yes | Yes |
| eln | - | - | - | - | C++ | Partly | - | - | - |
| Indigo ELN | Not specified | Support chemistry labs | Yes | No | Java-script | No | Yes | Yes, Integration with EPAM’s chemistry drawing tool Ketcher | Yes, from Pfizer’s services, Protein Bank, URL or local file |
| Jupyter Notebook | Various | Support interactive data science and scientific computing across all programming languages | Yes | No | Multiple, based on JSON | Yes | No | No | Yes |
| LabTrove | Not specified | University of Southampton, University of Reading | Yes | Yes | Java-script | No | No | No | No |
| Open enventory | Not specified | MolecularScience and Chemistry laboratories | No | No | PHP/MySQl et Java-script | No | No | No | No |
| OpenBIS | Various | Research projects of SystemsX.ch; Research consortia funded by the European Union | Yes | No | Java-script | Not specified | Yes | No | Not specified |
| OpenLabFramework | Not specified | University of Southern Denmark in Odense | Yes | No | Java-script et Ajax | No | No | No | No |
| sciNote | Not specified | Biotechnology, clinical research, general | In progress | No | Ruby on Rails 4.2.3. | No | No | No | No |
Ressources
- Electronic Lab notebook. Wikipedia [1]
- Les enjeux du cahier de laboratoire (électronique?). L'actu EPFL.[2]
- Cahiers de laboratoire électroniques: un outil pour l’enseignement des sciences. Numpedago [3]
- Les propositions des bonnes pratiques d'exploitation du Cahier de Laboratoire [4]
- Electronic laboratory notebook classification. LIMSWiki.[5]