Genuage : visualisation et analyse en 4 dimensions des données de microscopie de super-résolution en réalité virtuelle

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. L’une de ces équipes est ici à Paris, au Centre de recherche de l’Institut Curie.

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-Sorbonne Université) de l’Institut Curie.

Thomas Blanc, premier auteur de cette publication fut stagiaire à l’Institut Pasteur avant de rejoindre mon équipe comme ingénieur d’étude. Cette nouvelle plateforme est la suite du projet DIVA et leur ingénierie en chef a été assurée par Mohamed El Beheiry.

Ce logiciel a pour nom Genuage car il permet de présenter des images de nuages de points et d’en faire des analyses. Ces points sont issus des données acquises en microscopie et de détections dites de molécule unique.

Cette technique de microscopie permettant de visualiser le vivant à l'échelle nanoscopique a été récompensée par le prix Nobel de chimie en 2014, précise le chercheur. Elle est désormais largement utilisée pour visualiser les structures internes d’une cellule avec une très bonne résolution au-delà d’un microscope conventionnel.  

 

Contrairement à leur réalisation précédente, la plateforme Diva*, gérant des volumes composés de pixels générés par une IRM, un CT scan (ou tomodensitomètre), un microscope à fluorescence…, qui propose aux médecins comme aux biologistes une expérience immersive, Genuage est dédié aux imageries dites pointillistes. En effet, les microscopies photoniques super-résolutives, telles STORM ou PALM, permettent d’acquérir des millions de points qui, assemblés, représentent les infrastructures observées en 4D (3 dimensions spatiales et la dimension temporelle). 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. De plus, Genuage permet de réaliser plus efficacement différents types de mesures.

Cette réalité virtuelle est descendue à des échelles spatiales précédemment inaccessibles puisque c’est de l’ordre de la molécule

se réjouit Bassam Hajj.

Cela ouvre de nouvelles perspectives à l’observation, l’étude et la quantification de l’organisation et de l’architecture internes des cellules saines ou cancéreuses, indispensables pour mieux comprendre les processus de cancérogenèse voire pour les maîtriser.

De belles découvertes en perspectives après le succès déjà remporté par leur plateforme logicielle Diva. Elle aussi, fruit des travaux de recherche menés par l’Institut Pasteur et l’Equipe imagerie et contrôle de l’organisation cellulaire à l’Institut Curie, Diva a permis au projet de la start-up Avatar Medical de remporter un prix i-Lab 2020 en juillet dernier. Cette dernière développe en effet une plateforme de visualisation pour la préparation des chirurgies complexes.

* Diva : Data Integration and Visualization in Augmented and Virtual Environments, pour Intégration de données et visualisation en environnements augmentés virtuels.