TRAITEMENT DE L'INFORMATION DE NOUVELLE GÉNÉRATION DES IMAGES MICROSCOPIQUES À VALEUR VECTORIELLE : APPLICATION À L'IMAGERIE POLARISÉE DES CELLULES – POLARISCOPIA

Contrairement à la microscopie à fluorescence classique, la nouvelle génération d'instruments de microscopie à lumière polarisée permet de sonder l'orientation des biomolécules marquées par fluorescence dans les cellules. Comme les données générées correspondent à des signaux vectoriels 3D+temps prenant en compte la densité et l'orientation des molécules, des problèmes de traitement du signal particulièrement difficiles doivent être préalablement résolus avant pouvoir exploiter pleinement le potentiel de la microscopie polarisée dans les études biologiques. L'objectif de POLARISCOPIA est donc de développer la prochaine génération de techniques de traitement de l'information pour la microscopie et la bioimagerie. Cet objectif sera atteint en développant un nouveau cadre méthodologique fondé sur le principe de l'agrégation d'estimateurs et la représentation parcimonieuse des images à valeurs vectorielles. Cette approche permettra de gérer des données et des modèles hétérogènes en optique et en biophysique. Nous espérons construire un cadre d'agrégation unique, connecté à plusieurs théories statistiques, telles que les méthodes bayésiennes et l'estimation non paramétrique, suffisamment flexible pour être combiné avec les techniques d'apprentissage automatique, et capable d'aborder des tâches allant de la reconstruction d'images à l'estimation spatiale à haute résolution des mouvements moléculaires. Nos études de cas en biologie cellulaire seront liées à l'analyse du trafic intracellulaire et des voies de transport des molécules, car elles constituent un facteur contributif majeur à un certain nombre de maladies telles que le cancer et les infections virales. Les avancées de POLARISCOPIA aboutiront à une nouvelle génération d'algorithmes pour la microscopie polarisée 3D. Ces algorithmes seront précieux pour des applications en médecine de précision, et pourront s’adapter à d'autres modalités d'image à valeurs vectorielles et à d’autres problèmes inverses en bioimagerie.