[Publication] Une nouvelle méthodologie pour l’imagerie cellulaire hyperspectrale et la segmentation utilisant la microspectroscopie Raman anti-Stokes cohérente multiplex (MCARS)

Au cours des deux dernières décennies, l’imagerie Raman cohérente a été largement appliquée à l’imagerie des cellules vivantes. Cela permet de sonder le contenu intracellulaire en lipides, en protéines, en acides nucléiques et en eau avec un taux d’acquisition et une sensibilité élevés. La microspectroscopie Raman anti-Stokes cohérente multiplex (MCARS) est aujourd’hui reconnue comme une technologie mature pour la bio-imagerie, combinant la haute résolution spectrale de la spectroscopie Raman conventionnelle et un temps d’acquisition réduit.

Dans le cadre du défi « Biomatériaux, biophotonique et imagerie pour le diagnostic » du flagship « Améliorer la santé grâce à des diagnostics et thérapies avancés » du LABEX ∑-LIM et à travers les travaux de thèse de Damien Boildieu, une équipe de chercheurs a mis au point une nouvelle méthodologie pour l’imagerie cellulaire hyperspectrale et la segmentation utilisant la microspectroscopie MCARS, décrite dans une publication intitulée « Coherent anti-Stokes Raman scattering cell imaging and segmentation with unsupervised data analysis » dans la revue Frontiers in Cell and Developmental Biology.

Le terme « hyperspectral » signifie que les jeux de données collectés contiennent un grand nombre de canaux spectraux (un millier, typiquement), contrairement à d’autres approches d’imagerie qui privilégient la vitesse à la qualité spectrale.

Cette nouvelle méthode associe la technique d’imagerie MCARS avec une analyse de données non supervisée basée sur la résolution multivariée de courbes (MCR). Le procédé MCR est mis en œuvre sous la contrainte classique de non-négativité du signal et, de manière plus originale, sous une nouvelle contrainte spatiale basée sur la segmentation cellulaire. L’approche permet un gain de temps, une meilleure analyse du contenu intra/extra-cellulaire et une réduction des coûts de préparation des échantillons.

Ces travaux ont été menés en collaboration avec le LASIRE – Laboratoire de Spectroscopie Pour Les Interactions, La Réactivité et L’Environnement et le Département de Chimie de la Faculté des Sciences de l’Université de Kyushu, Fukuoka (Japon) et se poursuivent à travers un Projet Région Nouvelle-Aquitaine intitulé BELENOS pour lequel cette nouvelle méthode sera utilisée pour caractériser un nouveau matériau biocéramique. Un autre projet est déposé sur le développement d’algorithmes d’intelligence artificielle pour le traitement des données MCARS hyperspectrales.

 

Crédit photo : Philippe Leproux, Amandine Magnaudeix

 

Informations relatives à la publication

Coherent anti-Stokes Raman scattering cell imaging and segmentation with unsupervised data analysis

by Damien Boildieu, Tiffany Guerenne, Ludovic Duponchel,Vincent Sol, Jean-Michel Petit, Éric Champion, Hideaki Kano, David Helbert, Amandine Magnaudeix, Philippe Leproux and Philippe Carré

Frontiers in Cell Dev. Biol., Sec. Cellular Biochemistry
Volume 10 – 2022 | https://doi.org/10.3389/fcell.2022.933897

Received: 01 May 2022; Accepted: 11 July 2022; Published: 16 August 2022.