Un logiciel libère les chercheurs du microscope
Des scientifiques financés par l'UE ont mis au point un système permettant aux chercheurs de s'éviter les longues heures penchés sur un microscope à la recherche de cellules intéressantes dans de grands échantillons. Le système est décrit dans la revue Nature Methods par une équipe menée par le Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) en Allemagne. Les travaux ont été soutenus par l'UE au titre de trois projets: MITOCHECK («Regulation of mitosis by phosphorylation - A combined functional genomics, proteomics and chemical biology approach»), MITOSYS («Systems biology of mitosis») et SYSTEMS MICROSCOPY («Systems microscopy - a key enabling methodology for next-generation systems biology»). Les techniques d'imagerie avancées permettent aux chercheurs de visualiser des processus très complexes au sein des cellules. Toutefois, un grand échantillon de cellules ne contient souvent que quelques cellules subissant le processus étudié; c'est notamment un problème pour les processus relativement rares. La découverte de ces cellules oblige les chercheurs à passer des heures sur le microscope, à scanner manuellement les cellules à la recherche de celles pouvant être utilisées. Cette étude décrit une solution logicielle nette pour pallier ce problème. Baptisé Micropilot, ce système scanne les échantillons afin de trouver des cellules intéressantes et mène des expériences appropriées sur ces dernières. Le système comprend un module fondé sur l'apprentissage automatique afin qu'il puisse être rapidement exercé par un utilisateur pour identifier automatiquement les cellules intéressant le chercheur. Une fois exercé, Micropilot peut scanner lui-même dans un mode rapide, à faible résolution. Lorsqu'il identifie une cellule correspondant aux besoins du chercheur, le système se place en mode d'imagerie complexe qui mène automatiquement des expériences plus complexes. Il peut s'agir de tâches relativement simples telles que l'enregistrement accéléré de vidéos haute résolution à des expériences plus complexes qui utilisent des lasers pour interférer avec des protéines fluorescentes. Les critères du système sur le matériel comprennent une étape pour microscope motorisée, ainsi que les capacités à passer automatiquement des objectifs au zoom scanner laser, et de changer le filtre de fluorescence et/ou les raies laser. L'équipe a mis à l'essai son logiciel sur des étapes du cycle de division de la cellule qui sont relativement rapides, et par conséquent difficiles de capter «en action». Grâce au logiciel Micropilot, l'équipe est parvenue à déterminer le moment auquel des structures appelées sites de sortie du réticulum endoplasmique (ERES, de l'anglais endoplasmic reticulum exit sites) forment et mettent en lumière les rôles de deux protéines, CBX1 et CENP-E, en condensant le matériel génétique dans des chromosomes compacts et en formant le fuseau qui aide à aligner les chromosomes au cours de la division cellulaire. La vitesse de Micropilot le rend particulièrement passionnant; en à peine 4 nuits d'opération (sans surveillance), il a détecté 232 cellules dans deux étapes particulières de la division cellulaire sur lesquelles il a mené des expériences d'imagerie complexes. Un chercheur, en revanche, aurait eu besoin d'au moins un mois de travail intense pour détecter ces cellules dans un échantillon de milliers. «Micropilot [...] dispense les biologistes cellulaires du travail laborieux associé à la génération de données manuelle répétitive», fait remarquer l'équipe. «Il peut être adapté à tout système d'imagerie virtuel qui permet l'automatisation et le contrôle en ligne fondé sur les résultats de la classification d'image par la vision de machine.» L'équipe conclut: «Dans trois cadres expérimentaux indépendants, [Micropilot] nous a permis d'analyser de façon statistique les traitements biologiques en détail et représente par conséquent un outil puissant pour la biologie des systèmes.» Le logiciel devrait représenter un outil clé dans les projets MITOSYS et SYSTEMS MICROSCOPY financés par l'UE, qui ont reçu 10,2 millions d'euros et 12 millions d'euros respectivement au titre du septième programme-cadre (7e PC). L'autre projet financé par l'UE ayant contribué à cette étude, MITOCHECK, était financé à hauteur de 8,6 millions d'euros au titre du sixième programme-cadre (6e PC). Pour de plus amples informations, consulter: Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM): http://www.embl.org Revue Nature Methods: http://www.nature.com/nmeth Le logiciel Micropilot est disponible sur: http://www.embl.de/almf/almf_services/hc_screeing/micropilot/ Projet MITOCHECK: http://www.mitocheck.org/ Projet MITOSYS: http://www.mitosys.org/ Fiche d'informations SYSTEMS MICROSCOPY sur CORDIS - cliquer: ici
Pays
Allemagne, États-Unis