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ZebraZoom: Kinematic analysis for drug and genetic screening in zebrafish

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Un traceur de poissons zèbres qui contribuera à la découverte de nouveaux médicaments

Un progiciel libre et ouvert va permettre aux scientifiques d’étudier, avec une plus grande précision, les effets de médicaments candidats sur le comportement tout en facilitant l’émergence de nouveaux remèdes et traitements.

Santé

Avant d’obtenir de nouveaux traitements efficaces et administrables aux patients atteints de troubles neurologiques comme la maladie d’Alzheimer ou l’épilepsie, des médicaments potentiels sont sélectionnés avec un très grand soin afin d’évaluer leur efficacité ainsi que leur innocuité. Les tests sur les rongeurs et les primates, historiquement utilisés comme modèles animaux de référence, sont longs et coûteux, sans compter qu’ils sont de plus en plus controversés. Les larves du poisson zèbre sont apparues ces dernières années comme représentant une alternative potentielle à la fois plus rapide et moins onéreuse. Une des raisons en est que le génome du poisson zèbre est très proche du génome humain. Environ 84 % des gènes associés à des maladies chez l’homme ont leurs équivalents chez le poisson zèbre. Il y a aussi d’autres avantages. Chaque paire de poisson zèbre mâle et femelle produit, chaque semaine, des centaines d’œufs, ce qui signifie que les expériences de criblage de médicaments peuvent être réalisées à une cadence élevée. Étudier comment les larves se déplacent est une piste envisagée par les chercheurs pour explorer les effets des médicaments sur les animaux. «Un enjeu majeur est que les larves du poisson zèbre sont petites, mesurant 4 mm de longueur, et sont d’une extrême mobilité», explique Claire Wyart, coordinatrice du projet ZebraZoom et cheffe de groupe à l’Institut du Cerveau et de la Moelle épinière de Paris (ICM) en France. «Ce qui veut dire que les analyses ne peuvent pas être uniquement réalisées de façon manuelle. Elles nécessitent un procédé d’imagerie sophistiqué.» Or, les solutions actuelles d’analyse reposent soit sur un logiciel commercial onéreux soit sur un logiciel de traitement d’imagerie ouvert qui propose des applications limitées. Claire Wyart a identifié un besoin urgent de technologies disponibles et gratuites, capables de capturer à haute résolution les mouvements comportementaux du poisson zèbre après administration de médicaments.

Détecter le comportement animal

Claire Wyart et son collègue Olivier Mirat, également rattaché à l’ICM, ont commencé à développer, en 2010, leur logiciel de détection appelé ZebraZoom. Le programme, facile à installer et à utiliser, détecte des mouvements spécifiques et extrait des données sur ces modèles de mouvement. L’objectif de ce projet financé par l’UE était d’évaluer le marché potentiel pour commercialiser leur innovation et d’établir des plans de commercialisation et de développement ciblant les utilisateurs finaux. «Nous avons montré que les laboratoires de recherche académique étaient nos principaux utilisateurs cibles car ils ont besoin de quantifier le comportement de leurs modèles animaux ainsi que celui des animaux à l’état sauvage», déclare Claire Wyart. «Nous souhaitons aussi travailler à l’avenir avec des entreprises pharmaceutiques.» Ils ont reçu un retour d’informations provenant de 10 groupes de recherche qui utilisent le logiciel ZebraZoom. «Nous avons tiré énormément d’enseignements de ces interactions et actuellement, nous travaillons sur une nouvelle version corrigée», ajoute Claire Wyart. «Nous avons, par exemple, essayé de le rendre plus convivial et plus flexible en lui ajoutant de nouvelles caractéristiques comme la détection des yeux et de la queue.»

Découvertes de nouveaux médicaments

Contrairement aux solutions logiciels commerciales, ZebraZoom est libre de droit pour le téléchargement et ouvert. «Cela signifie que n’importe qui peut voir et inspecter le code source qui y est lié, le rapport des erreurs éventuelles de programmation et même contribuer en écrivant un nouveau code», déclare Claire Wyart. «Notre conception est de fournir un logiciel libre d’accès et une assistance initiale gratuite. Nous envisageons aussi de mettre en place un service payant destiné aux utilisateurs qui ont besoin d’une assistance plus conséquente ou qui nous demanderaient de leur créer des services spécifiques.» La détection et l’analyse du comportement en laboratoire et dans le milieu naturel, sont essentielles pour comprendre les systèmes biologiques. L’apparition du poisson zèbre comme modèle d’étude viable a ouvert une porte vers de nouvelles découvertes possibles et Claire Wyart espère que ZebraZoom contribuera à la réalisation de cet objectif. «Nos efforts vont aider les scientifiques à trouver des effets médicamenteux subtils mais importants et à mettre en évidence des mutations» dit-elle. «Cela pourrait conduire à la découverte de traitements pour certaines maladies.»

Mots‑clés

ZebraZoom, neurologique, poisson zèbre, médicaments, gènes, génome, logiciel

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