Soutenance de thèse de Andriamiharimamy RAJAONISON

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Bioinformatique et Génomique
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Informatique,Microbiologie,Bioinformatique,Machine learning,
Keywords
Computer science,Microbiology,Bioinformatics,Machine learning,
Titre de thèse
Développement d’une solution d’intégration de données comme outil de soin et de recherche en microbiologie clinique
Building a data integration solution applied to care and research in clinical microbiology
Date
Jeudi 25 Novembre 2021
Adresse
19-21 Boulevard Jean-Moulin 13385 Marseille
Amphithéatre
Jury
Directeur de these M. Jean-Marc ROLAIN Université Aix-Marseille
CoDirecteur de these M. Hervé CHAUDET Université Aix-Marseille
Examinateur M. Patrice GRILLI Enovacom
Rapporteur M. Eid AZAR University of Balamand
Rapporteur M. Frédéric BARBUT Université Paris Descartes
Examinateur Mme Marie KEMPF Université d'Angers

Résumé de la thèse

Sur les dix dernières années, les laboratoires de microbiologie clinique ont investi massivement dans l’automatisation et la digitalisation de leurs processus. La plupart de ces laboratoires performants se sont équipés des dernières innovations sur le plan technique, matériels et logiciels. Ces innovations sont le fruit d’un effort de recherche académique et de développement par les industriels. Leur implémentation en routine ont permis une nette amélioration des services de microbiologie clinique en termes de vitesse de traitement et de précision des tests diagnostiques. Cependant, ces systèmes nouvellement acquis amènent également leurs lots de défis. En effet, ces systèmes sont souvent conçus en système fermé et ne permettent pas une interaction efficace avec les autres systèmes du laboratoire. Cette situation implique une intégration manuelle par les biologistes ce qui engendre la lenteur des traitements et possiblement la mise en danger du patient. Ainsi, cette modernisation à elle seule n’est pas suffisante. Le laboratoire de microbiologie clinique doit également mettre en place à une méthode d’intégration de l’ensemble de ses technologies. L’intégration de données dans un système d’information hospitalier est un domaine déjà bien avancé qui se traduit par la création et le maintien de standards internationaux. Ces standards permettent aujourd’hui de gérer efficacement un hôpital, de détecter des infections nosocomiales et gérer l’épidémiologie au niveau national et international. Inversement, la microbiologie clinique se repose aussi sur des standards scientifiques qui ne cohabitent pas avec les standards précédents. Pour répondre à cette problématique, nous avons développé un système d’intégration de données qui se base sur des solutions d’un industriel, permettant ainsi l’usage de standard comme HL7, FHIR. L’ensemble facilitant le développement de connecteurs entre les systèmes et la supervision par les responsables informatiques mais également à l’évolution du concentrateur. Trois domaines d’application ont ainsi été explorés. La première concerne l’intégration des identifications bactériennes et leurs susceptibilités aux antibiotiques. Une deuxième approche est la constitution d’un entrepôt de données servant au fonctionnement d’une biobanque robotisée mise en route pour la gestion des prélèvements lors de la pandémie à COVID-19. Enfin, l’intégration des outils de génomique dans un pipeline est la dernière application proposée, laquelle permet de standardiser les analyses génomiques classiques demandées à un centre de référence disposant d’un séquenceur génomique.

Thesis resume

Over the past ten years, clinical microbiology laboratories have invested heavily in the automation and digitalization of their processes. Most of these advanced laboratories are equipped with the latest hardware and software innovations. These innovations are the result of academic research and development efforts by manufacturers. Their routine implementation has led to a marked improvement in clinical microbiology services in terms of processing speed and precision of diagnostic tests. However, these newly acquired systems also bring their share of challenges. Indeed, these systems are often designed as a closed system and do not allow effective interaction with other systems in the laboratory. This situation implies manual integration by the biologists which leads to the slowness of the treatments and possibly the endangering of the patient. So, this modernization alone is not enough. The clinical microbiology laboratory must also establish a method for integrating all its technologies. The integration of data into a hospital information system is an already well-advanced field which results in the creation and maintenance of international standards. These standards now make it possible to efficiently manage a hospital, detect nosocomial infections and manage epidemiology at national and international level. Conversely, clinical microbiology is also based on scientific standards which do not coexist with the previous standards. To respond to this problem, we have developed a data integration system based on solutions from a solution vendor, thus allowing the use of standards such as HL7, FHIR. The resulting system is facilitating the development of connectors between systems and supervision by IT managers but also ensure the evolution of the hub. Three fields of application were thus explored. The first concerns the integration of bacterial identifications and their susceptibility to antibiotics. A second approach is the constitution of a data warehouse used to operate a robotic biobank started up to manage samples during the COVID-19 pandemic. Finally, the integration of genomic tools in a pipeline is the latest application proposed, which allows the standardization of classic genomic analyzes requested from a reference center with a genomic sequencer.