Title Image

ACTUALITES

Imagerie confocal tissus adipeux

Imagerie biologique : Allier haute résolution et échantillons de grande taille

  |   Lettre d'information

Pour accéder à de nouvelles dimensions dans la compréhension des propriétés du vivant, les chercheurs doivent dorénavant recourir à de nouveaux outils, à de nouvelles techniques adaptées voire entièrement dédiées à des observations spécifiques. Bien que les plateformes technologiques adossées aux laboratoires adaptent leurs ressources pour répondre au mieux aux besoins de leurs équipes, elles demeurent bien souvent dans l’impossibilité de développer des compétences transversales, reposant sur des personnels spécialisés, telles que celles requises pour le traitement ou la modélisation de données. C’est pour surmonter ce type de difficultés, que le laboratoire Stromalab s’est justement tourné vers l’ITAV.


 

Quand “transversalité”…

 

« Cette fameuse transversalité dont on parle tant, on l’a réalisée ! » lance Louis Casteilla, directeur de Stromalab, fier à juste titre, de l’aboutissement d’une collaboration entre biologistes, mathématiciens, physiciens et spécialistes de l’imagerie. Le challenge n’était effectivement pas des plus aisé et constitue une première : imager un organe dans sa globalité tout en conservant une définition à l’échelle de la cellule ! L’organe en question : le tissu adipeux d’une souris, soit 3cm3, une mosaïque composé de plus d’un milliard de cellules…

Stromalab étudie la régénération tissulaire : le retour de la forme et de la fonction d’un tissu consécutif à une agression. Cependant comprendre les mécanismes intrinsèques de cette régénération, requiert à la fois d’être capable d’imager la structure, donc le tissu, voire l’organe entier, c’est-à-dire de gros objets et les cellules le composant, actrices et témoins essentielles de ce processus, donc avec une définition micrométrique. Or, les techniques d’imagerie disponibles n’étaient alors pas à priori en mesure de mêler au sein d’une même phase d’acquisition deux échelles d’observations si différentes.

Après prise de contact avec l’ITAV et Jacques Rouquette, l’ingénieur en charge de la plateforme d’imagerie, c’est une véritable collaboration qui débute. Dans une démarche prospective, plusieurs pistes ont d’abord été étudiées. « On oublie trop souvent que les compétences sont plus importantes que les outils » souligne Jacques. Louis Casteilla explique quant à lui : « Je suis tout d’abord allé vers l’ITAV en raison des technologies d’imagerie disponibles mais c’est la collaboration avec Jacques [Rouquette] et l’équipe de recherche adossée à sa plateforme* qui a permis d’apporter une réponse au problème, d’explorer et d’utiliser différentes technologies afin de déterminer laquelle était la plus à même de permettre d’imager un si gros objet avec une telle résolution. »

 

 

…rime avec “clef du succès”

 

La plateforme d’imagerie de l’ITAV a alors accompagné le projet jusqu’à sa résolution. Après avoir envisagé différentes options, c’est finalement le microscope confocal bi-photon qui a été retenu, notamment en raison de sa capacité de pénétration de la matière. Ce n’est donc pas l’outil qui a été adapté mais le protocole : pour une observation en profondeur, l’organe a par exemple été rendu transparent. Le post-traitement ne dénote pas non plus par son originalité : il a fallu assembler une mosaïque de près de 36 000 images… Un vrai puzzle qui plus est en 3 dimensions ! Au final, l’image 3D générée représente plus de 20 Go de données… Cependant, en dépit de ces chiffres impressionnants, l’aspect le plus frappant de cette « première » n’est pas la méthode mais bien le résultat en termes de recherche : « on a révélé une hétérogénéité tissulaire que l’on a ensuite associée à une hétérogénéité fonctionnelle ! » s’enthousiasme Louis Casteilla.

 

Ci-dessus : deux reconstructions en 3 dimensions de l’ensemble du tissu adipeux inguinal de souris. En bas, la segmentation des différents compartiments cellulaires est mise en évidence.

 

La publication est actuellement en cours de rédaction et les débouchés sont tels que l’ITAV a mis en place sur sa propre plateforme d’imagerie un nouveau microscope à feuille de lumière dédié cette fois aux gros objets, un « macro-SPIM », et ceci en partenariat avec l’IRB à Barcelone**… Une nouvelle ressource qui permettra de répondre de manière beaucoup plus rapide que précédemment aux besoins de haute résolution sur l’imagerie 3D de gros objets.

* Equipe IP3D (resp. B. Ducommun)
** Collaboration avec Jérôme Colombelli (IRB)

 

 


Témoignages


 

Louis Casteilla, directeur du laboratoire Stromalab :

 

L’équation de l’originalité

 

“La méthodologie est originale et aboutit à des résultats originaux. Pour moi, c’est un tout, ma discussion avec Jacques [Rouquette] et plus largement l’ITAV nous a ouvert à la transversalité et à l’interdisciplinarité. On avait une problématique mais on ne savait comment procéder. L’acquisition de telles images génère des masses de données énormes. De plus, le microscope confocal est habituellement utilisé pour des épaisseurs de 80 à 100 microns alors que nous étions ici à 3 millimètres ! Finalement, il fallait des protocoles adaptés pour préserver le tissu pendant les 72 heures de l’acquisition. Ce n’est donc pas l’outil qui a évolué, c’est le protocole. Grâce à ce projet on a pu obtenir des financements et l’activité du laboratoire a été impactée par notre collaboration avec l’ITAV.

 

Outre l’expertise, c’est un véritable mode de collaboration interdisciplinaire qui s’est mis en place pour mener des développements scientifiques extrêmement originaux. La plupart des laboratoires ne font que du traitement de signal standard, alors que dans ce cas-là, c’était une véritable co-construction. Je n’ai jamais vu d’images comme celles-là ! Nous sommes en cours d’écriture d’articles et, oui, c’est une première mondiale pour le tissu adipeux !”

 

 


 

Jacques Rouquette

Jacques Rouquette, responsable plateforme imagerie

 

Les interactions, moteur de la R&D

 

“Intégrés au sein du réseau TRI-Genotoul, nous collaborons pour partager nos compétences, en développer de nouvelles et offrons également du service parce que c’est aussi notre mission : nous sommes une plateforme de service. Beaucoup de chercheurs préfèrent investir sur des systèmes optiques de plus en plus puissants qui permettent d’aller plus vite, plus loin, d’accéder à une plus haute résolution… Cependant, prendre beaucoup d’images, accumuler énormément de données, c’est une chose mais quid de leur exploitation? Pour identifier, analyser, quantifier, la qualité de l’image est déterminante. Il faut parfois revenir aux paramètres d’acquisition pour les modifier et obtenir des images exploitables pour une quantification. Ce n’est donc pas à sens unique mais plutôt une véritable boucle d’amélioration.

 

L’imagerie va très loin et il faut que le traitement d’image suive. Beaucoup d’outils sont développés et plus nous avancerons, plus nous aurons besoin de solutions spécifiques. Quant aux logiciels généralistes, ils ne peuvent parfois s’appliquer à des problématiques de plus en plus complexes. Grâce aux collaborations, nous réalisons de la R&D à la fois pour les outils mais également, grâce à nos équipes de mathématiciens associées, au niveau du traitement. On parle de plateforme d’image et de traitement d’images mais pour moi ce n’est qu’une seule et même chose : l’analyse et l’interprétation des images sont aussi importantes que leur acquisition.”

 

 


 

Mathieu Vigneau, ingénieur en traitement d’images

 

L’outil n’est rien sans la compétence

 

 

“Après une thèse en biologie, je me suis orienté vers le développement méthodologique et la programmation algorithmique appliqués au traitement de données biologiques. Les techniques actuelles permettent d’avoir des images avec des résolutions de plus en plus grandes. Cependant, pour que l’utilisateur puisse accéder à la richesse de ses données, il faut pouvoir lui offrir le moyen de les traiter et de les analyser. L’utilisateur possède les compétences concernant le type de protocole à mettre en place en amont, mais n’a pas forcement les compétences pour identifier les traitements qui seront les plus adaptés à l’exploitation de ses données. Ma mission consiste justement à lui permettre d’accéder à la richesse de celles-ci en mettant d’une part à sa disposition les outils nécessaires et en le guidant d’autre part au travers des différentes étapes de traitement et d’analyse. Je dois donc me mettre à la place de l’utilisateur pour identifier clairement ses besoins et, à chaque fois, c’est un nouveau challenge.

 

Depuis l’acquisition des donnés jusqu’à l’obtention du résultat final, l’ITAV rassemble les compétences pour chaque étape du traitement. La majorité des laboratoires publics comme privés n’ont pas ce genre de compétences. L’outil ne sert à rien, si on n’a pas la capacité d’en tirer un bon parti…”