Imagerie de Phase Quantitative en Microscopie Haut-Débit sur le vivant – PhaseQuantHD

L’imagerie à haut-débit est une approche en plein essor consistant à acquérir une grande quantité d’information sur des échantillons biologiques afin d’obtenir des populations suffisamment nombreuses pour des études statistiques. Elle entreprend l’analyse quantitative de multiples paramètres sur des cellules en culture pour une population donnée ou étudie leur évolution dans le temps grâce à un suivi longitudinal. Une nouvelle génération d’appareils dédiés est maintenant capable d’effectuer les acquisitions de manière entièrement automatisée selon des modalités « classiques » et ainsi d’imager des populations de cellules en culture pour des études quantitatives multimodales et multispectrales (étude de la conjonction de plusieurs paramètres).
Les procédés d’études biologiques sont pour la plupart basés sur l’imagerie de fluorescence. Cela implique donc de marquer les cellules et induit un risque de biais sur leur comportement. De plus, des études à long terme (plusieurs heures) en fluorescence sont très complexes à mettre en œuvre en raison de la fragilité des fluorophores à la lumière excitatrice (photo-blanchiment). Pour que les analyses soient non biaisées et fiables dans le temps, il est nécessaire d’utiliser des techniques d’imagerie sans marquage. Le partenaire industriel Phasics a développé une caméra permettant d’effectuer de l’imagerie de phase quantitative répondant à ce besoin. Cette modalité originale permet d’obtenir des images très contrastées de tissus ou cellules sans marquage. De plus, les images contiennent des informations quantitatives sur les composés cellulaires, qui sont des paramètres supplémentaires à intégrer dans un contexte d’études multispectrales.
Le projet PhaseQuantHD se propose de développer un système haut-débit utilisant l’imagerie de phase quantitative et de mettre au point des méthodes d’analyse automatisée optimisées pour cette modalité. Le système sera utilisé afin de réaliser une étude biologique sur l’effet antiprolifératif de l’expression d’un suppresseur de tumeur, très difficile à entreprendre en imagerie de fluorescence du fait des effets artefactuels générés par les sondes dans ce contexte.
Le consortium, très pluridisciplinaire, est constitué de la société Phasics et de partenaires académiques mathématiciens et biologistes. Le partenaire Phasics intégrera la phase quantitative dans les systèmes à haut-débit similaires à ceux déjà utilisés par le partenaire biologiste. Il réalisera des développements technologiques spécifiques pour cette finalité comme l’optimisation du temps de reconstruction pour des analyses à haut-débit sur des cellules vivantes. En parallèle, des outils d’analyse automatisés seront élaborés par les mathématiciens selon deux axes méthodologiques. Le premier axe sera basé sur de la classification supervisée utilisant directement les gradients produits par la caméra pour optimiser les informations obtenues des échantillons. Le second axe sera basé sur la possibilité qu’offre l’imagerie de phase quantitative de définir automatiquement non seulement l’espace occupé par chaque cellule mais aussi sa quantité de matière pour en assurer un suivi longitudinal automatisé. Le projet développera des outils utilisables en routine pour les biologistes, qui seront directement évalués par le consortium. En fin de projet, une question ouverte en biologie sera traitée grâce à cette nouvelle approche méthodologique.
Les méthodes et les résultats obtenus lors des différentes tâches seront valorisés par des publications. Les traitements d’image innovants seront brevetés en partenariat avec la société Phasics et la SATT SudEst qui soutient déjà une partie des développements méthodologiques. Phasics sera également chargé à l’issue du projet de les promouvoir grâce à de nouveaux produits. Ce projet devrait promouvoir l’implantation de l’imagerie de phase quantitative en imagerie à haut-débit et permettre à la société Phasics d’accéder aux marchés d’un secteur en pleine expansion.