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 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
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 | 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 |
|
| 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 |
| 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 | 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
- 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
- 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
- Robyr, J. (2014). Les enjeux du cahier de laboratoire (électronique?). Repéré à https://actu.epfl.ch/news/les-enjeux-du-cahier-de-laboratoire-electronique/
- Electronic laboratory notebook classification. (s. d.). Dans LIMSWiki. Repéré le 20 novembre 2017 à https://www.limswiki.org/index.php/Electronic_laboratory_notebook
- Electronic Lab notebook. (s. d.). Dans Wikipédia, l'encyclopédie libre. Repéré le 20 novembre 2017 à https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_lab_notebook