Mila > L’apprentissage des modèles causaux de la dynamique cellulaire – Une collaboration entre Mila et l’Institut Helmholtz

Combiner les expertises en IA pour comprendre le rôle des processus cellulaires dans le développement de maladies

Mots-clés: Mila, Helmholtz, IMP, IA, bio-informatique, apprentissage profond, apprentissage causal, dynamique cellulaire, génomique des cellules individuelles, génomique computationnelle, apprentissage machine, Yoshua Bengio

Contexte

Mila et ses partenaires sont résolus à soutenir la recherche en biologie sur les cellules souches, en biomédecine et dans les domaines connexes pour répondre à certains des plus grands enjeux sanitaires mondiaux comme le cancer, le diabète et la résistance aux antimicrobiens.

Dans le cadre de ce projet, Mila s’associe à l’Institut Helmholtz-Munich et à l’Institut Max-Planck pour les systèmes intelligents pour créer un laboratoire international qui utilisera des mégadonnées et l’intelligence artificielle (IA) dans le but d’étudier le rôle des processus cellulaires dans le développement de maladies.

Description du projet

Grâce aux récents progrès en génomique, les chercheurs⋅ses sont aujourd’hui capables de mesurer les différences entre les cellules individuellement avec une précision inégalée et de mieux comprendre l’influence de l’environnement sur les caractéristiques cellulaires. Ces avancées technologiques ont permis d’accumuler une quantité importante de données biologiques et moléculaires dont l’analyse et l’interprétation revêtent une importance capitale. 

Pour s’atteler à cet ambitieux chantier, Mila et ses partenaires ont lancé le Causal Cell Dynamics Lab. Le projet fait appel à l’alliance de leurs expertises : apprentissage profond pour Mila, bio-informatique et génomique pour Helmholtz et apprentissage causal pour l’Institut Max-Planck. L’équipe de recherche du Causal Cell Dynamics Lab dispose d’un mandat de cinq ans pour trouver les structures causales sous-jacentes expliquant le développement et les trajectoires cellulaires et élaborer des modèles qui permettront d’améliorer la réaction des cellules aux changements de leur environnement. Le laboratoire est cofinancé par l’Initiative and Networking Fund d’Helmholtz.

Cette collaboration germano-canadienne donnera naissance à des partenariats stratégiques entre des établissements de recherche de premier plan et fournira des occasions de mobilité, de renforcement des relations et de réseautage à l’international à des chercheurs⋅ses de renommée mondiale et à de jeunes talents doctoraux.

Objectifs

Ce projet de recherche vise à modéliser la dynamique cellulaire à partir de la génomique de cellules individuelles, de même que ses causes latentes. Notre étude nous permettra d’élaborer des méthodes causales d’apprentissage profond de représentations qui amélioreront notre compréhension des décisions cellulaires.

Plus précisément, nous aspirons à :

  • Élaborer de robustes inférences causales à haute dimension sur des espaces latents;
  • Élaborer des modèles causaux de la dynamique et des perturbations cellulaires;
  • Étendre les résultats à des données multiomiques par l’intégration de données biologiques antérieures.

Ressources

Le Human Cell Atlas est un consortium international qui répertorie les types de cellules du corps sain, depuis le développement jusqu'à l'âge adulte, et finalement jusqu'à la vieillesse.
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Mila et Helmholtz Munich combinent leur expertise pour former un laboratoire international
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Équipe 

Le Causal Cell Dynamics Lab est le fruit d’une collaboration entre l’Institut Helmholtz-Munich, l’Institut Max-Planck pour les systèmes intelligents et Mila.

Direction du laboratoire

Fabian Theis (Helmholtz)

Autres membres

Joseph Paul Cohen (Mila)

Benjamin Schubert (Mila)

Alexander Tong (Mila)

Maria Colomé-Tatché (Helmholtz)

Niki Kilbertus (Helmholtz)

Annalisa Marsico (Helmholtz)

Nous joindre

Pour toute question sur le projet, communiquez avec Mathieu Bourgey, gestionnaire scientifique (Mila) à mathieu.bourgey@mila.quebec ou avec Mathieu Seyfrid, gestionnaire de programmes (Helmholtz) à mathieu.seyfrid@helmholtz-muenchen.de.