Développement de méthodes d'analyses de signaux et d'images pour des données d'imagerie calcique >>> Pourquoi développer de nouvelles méthodes d'analyse pour l'imagerie calcique ? L'imagerie calcique est utilisée depuis maintenant une vingtaine d'années, tant pour l'étude de propriétés cellulaires que de propriétés de réseaux, car elle permet de suivre simultanément l'activité de plusieurs neurones. Mon post-doctorat s'inscrit dans une collaboration avec le laboratoire de Peter Kloppenburg, à Cologne. Un de leurs projets consiste à caractériser la capacité tampon endogène d'interneurones du lobe olfactif d'un insecte, la blatte Periplaneta Americana. Pour cela, il est possible de mettre en oeuvre un protocole de "tampon ajouté", qui consiste à suivre les dynamiques calciques au cours de l'injection intracellulaire d'une sonde exogène (le Fura-2 par exemple). Au cours du chargement de la cellule, plusieurs stimulations électriques sont délivrées, induisant des variations de la concentration intracellulaire de Ca2+. A partir de l'estimation des constantes de temps de ces variations, il est ensuite possible d'estimer la capacité tampon endogène de la cellule-cible. >>> Pour parvenir à une estimation fiable des dynamiques calciques, deux étapes importantes doivent être satisfaites : 1- détecter la/les région(s) d'intérêt dans les séquences d'images de fluorescence. 2- estimer de manière quantitative les paramètres des dynamiques calciques extraites de la séquence d'images. >>> A l'heure actuelle, le second aspect est le plus abouti. Nous nous sommes concentrés sur le développement d'un modèle de génération de données pour des données de fluorescence obtenues avec une sonde ratiométrique et une caméra CCD. Une des caractéristiques essentielles du modèle repose sur la prise en compte du bruit du système d'acquisition, qui entâche la mesure d'un bruit Poissonnien. En tenant compte de cette propriété-clé, nous avons développé une méthode directe qui permet d'estimer les dynamiques calciques sans passer par la transformation ratiométrique classiquement utilisée. Par rapport à cette dernière, notre méthode a trois avantages principaux : 1) Les intervalles de confiance fournis par l'estimation de modèles paramétriques sont pertinents. 2) L'incertitude de mesure des paramètres de calibration de la sonde fluorescente est prise en compte. 3) De même, nous pouvons estimer les variations de la concentration intracellulaire de la sonde au cours de l'expérience, ce qui a pour effet direct une meilleure estimation des dynamiques calciques. Cette nouvelle méthode a été présentée en novembre dernier au Congrès Annuel de la Société des Neurosciences (voir le poster). Elle est implémentée dans un nouveau paquetage R : CalciOMatic, qui sera bientôt disponible à l'utilisation. >>> Le second aspect de la méthode, qui consiste à détecter automatiquement les régions d'intérêt, sera développé sous peu. |
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