Une nouvelle génération de microscope à feuille de lumière: mésofluidique et assistant artificiel – Phy-ASA2018

Le programme du Laboratoire Commun BioEmergences-PhaseView est l’élaboration d’une gamme innovante de microscopes à feuille de lumière (SPIM) qui réponde au cahier des charges d’une nouvelle biologie intégrative. Le défi du domaine est de fonder une reconstruction des dynamiques multi-niveaux sous jacentes à la morphogenèse et à la physiologie de systèmes multicellulaires vivants sur leur observation 3D+temps multiéchelles à long-terme. De telles observations ne peuvent être réalisées sans un ajustement constant du protocole d’imagerie en cours d’acquisition, doublé de stratégies innovantes de mise en place des specimens dans le champ d’observation. Aucun microscope commercial n’offre actuellement de telles spécifications. Notre originalité vient du savoir faire de L’entreprise et de l’expérience du Laboratoire dans le domaine. La prochaine génération de microscopes qui révolutionnera une biologie intégrative et prédictive et ses applications en biomédecine, pharmacologie et toxicologie, doit intégrer les fonctionnalités d’un assistant artificiel et utiliser les propriétés de systèmes microfluidiques ou mésofluidiques pour la manipulation précise de specimens vivants.
Notre programme vise à développer et à commercialiser un SPIM intégrant l’état de l’art en termes de microscopie photonique et doté de fonctionnalités inédites que nous identifions comme l’avenir de la biologie et de la biomédecine, avec à la clé un nouveau marché pour l’entreprise et la pérennité du laboratoire commun grâce à une chaine de valeurs originale et un solide « business model ».
A l’origine du laboratoire commun, PhaseView propose un concept de génération de feuille de lumière adaptable à façon à tout type de corps de microscope. Ce concept « extension feuille de lumière » permet à PhaseView de cibler une niche peu explorée. S’ajoute leur concept original « Thunderscan » de focalisation adaptative qui permet d’atteindre des vitesses maximales d’acquisition de volume 3D sans déplacement mécanique, et qui cible des segments de marché en expansion. BioEmergences apporte au laboratoire commun une connaissance unique d’une large gamme d’applications de ce type de dispositif d’acquisition d’images et des contraintes liées au montage et à l’imagerie à long-terme d’organismes vivants. En outre, BioEmergences maitrise un concept unique de workflow d’analyse d’image pour la reconstruction des déplacements et des formes cellulaires. BioEmergences a dans le contexte de l’infrastructure investissement d’avenir France BioImaging, adapté ce concept à l’analyse d’images en temps réel et retour sur le protocole d’imagerie pour en optimiser tous les paramètres. Cette microscopie intelligente s’impose comme une nécessité dans le suivi d’organismes et de tissus en développement dont le positionnement dans le champ d’observation et les caractéristiques de marquage changent continument. Les étapes clés du programme de développement du Phy-ASA « SPIM assistant artificiel » sont : l’implémentation d’une motorisation complète des déplacements xyz et rotation du microscope, contrôle fin de température et de niveau de liquide dans la chambre d’imagerie (commercialisation 09/2018), acquisition simultanée de 4 canaux (12/2019), développement d’une feuille de lumière type faisceau de Bessel 1-photon et 2-photon (09/2019). A ces fonctionnalités « état de l’art » en microscopie photonique s’ajoutent: le couplage du microscope à des réseaux mésofluidiques pour une imagerie haut débit de systèmes multicellulaires vivants (petits organismes ou sphéroides d’une taille comprise entre 100 µm et 5 mm) (échéance 12/2019), et un concept d’assistant artificiel intégrant analyse d’image et modification des modalités d’acquisition en temps réel avec trois niveaux de fonctionnalités bas 12/2018, moyen 12/2019, élevé 12/2020. Les setups produits doivent se différencier dans un marché en pleine expansion pour répondre à une demande de microscopie photonique à haut débit et à contenu élevé.