Les équipes de recherche ne sont pas encore nombreuses dans le monde à travailler dans ce domaine de la réalité virtuelle pour que les biologistes puissent visualiser et analyser des données de microscopie de très haute résolution. Des chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Institut Curie ont développé la plateforme logicielle Genuage pour entrer dans la cellule et réaliser plus efficacement différents types de mesures.
Des chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Institut Curie, présentent dans la revue scientifique Nature Methods la plateforme logicielle Genuage qu’ils ont développée. Elle permet « d’entrer dans la cellule » pour comprendre et analyser les phénomènes biologiques qui s’y déroulent.
Jean-Baptiste Masson (Phd), responsable de l’unité Décision et processus bayésien, à l’Institut Pasteur (Paris).
Genuage est un projet de réalité virtuelle permettant d’améliorer la visualisation et la perception des données issues de la microscopie dite super-résolutives, très utilisées en sciences de la vie. Nous avons tout développé entre le laboratoire de Bassam Hajj (Institut Curie) et le mien (Institut Pasteur). Thomas Blanc, le premier auteur de cette publication fut un stagiaire dans mon laboratoire puis dans celui de Bassam. Genuage est inspiré du projet DIVA et l’ingénierie en chef a été assurée par Mohamed El Beheiry, pour ces deux projets.
« Avec le laboratoire Décision et processus bayésien de Jean-Baptiste Masson à l’Institut Pasteur, nous avons mis au point une plateforme logicielle open-source qui permet l’utilisation de la réalité virtuelle dans la visualisation et l’analyse des données biologiques issues de microscopies super-résolutives », explique Bassam Hajj, chargé de recherche CNRS, au Laboratoire Physico-Chimie Curie (CNRS UMR168) de l’Institut Curie.
Genuage présente des images de nuages de points et en fait des analyses. Ces points sont issus
- des données acquises en microscopie ;
- et de détections dites de molécule unique.
Cette technique, récompensée par le prix Nobel de chimie en 2014, est largement utilisée pour visualiser les structures internes d’une cellule avec une très bonne résolution (à l'échelle nanoscopique) au-delà d’un microscope conventionnel.
Exemple de sélection en réalité virtuelle d’une forme 3D complexe de nuages de points. En savoir plus sur la chaine Youtube du projet Genuage.
Leur précédente plateforme logicielle, Diva, proposait une expérience immersive aux médecins et aux biologistes : Diva gérait des volumes composés de pixels issues d’une IRM, d’un CT scan (ou tomodensitomètre), d’un microscope à fluorescence…
Cette fois-ci, Genuage gère des millions de points acquis dans les données issues des microscopies photoniques super-résolutives, telles PALM ou STORM (lire ci-dessous). Une fois assemblés, ces points représentent les infrastructures observées en 4D (dans l’espace et le temps).
Avec le logiciel Genuage, les biologistes peuvent explorer l’intérieur des cellules et visualiser les organites dans un environnement immersif, comme s’ils se promenaient dans la cellule, à des échelles spatiales précédemment inaccessibles puisque c’est de l’ordre de la molécule. Cela ouvre de nouvelles perspectives à l’observation, l’étude et la quantification de l’organisation et de l’architecture internes des cellules.
A propos des méthodes PALM ou STORM
Rappelons que, pour surmonter la limite de résolution de la microscopie classique, des méthodes de microscopie dites « super-résolutives » ont vu le jour, comme les techniques PALM et STORM, apparues en 2006, et qui reposent sur la localisation de molécules uniques. Ces méthodes permettent de visualiser des structures à des échelles de l’ordre de 20 nm, mais elles peuvent toujours être améliorées.
- D’où le projet Genuage, ici décrit, pour visualiser l’intérieur de la cellule dans un environnement immersif.
- Ou encore le projet pasteurien, ANNA-PALM, pour augmenter la rapidité des méthodes type STORM ou PALM.
- Ou encore le projet pasteurien SODA, logiciel concernant l'imagerie à fluorescence (dont l’imagerie de super-résolution STORM), pour identifier les molécules couplées statistiquement et établir des cartes spatiales répertoriant les molécules couplées ou isolées.
(3) Lire SODA, un nouvel outil d’analyse pour l'imagerie à fluorescence (pasteur.fr)
Source :
Genuage: visualize and analyze multidimensional single-molecule point cloud data in virtual reality, Nature Methods, 20 septembre 2020
Thomas Blanc** 1,2,5, Mohamed El Beheiry**1,2,3,4,5, Clément Caporal 1,2, Jean-Baptiste Masson* 3,4,6 and Bassam Hajj* 1,2,6
1. Laboratoire Physico-Chimie, Institut Curie, PSL Research University, CNRS UMR168.
2. Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06
3. CNRS USR 3756, Department of Computational Biology, Institut Pasteur
4. CNRS UMR 3571, Department of Neuroscience, Institut Pasteur
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