La dégradation de la profondeur est un problème que les biologistes ne connaissent que trop bien : plus vous examinez un échantillon en profondeur, plus l’image devient floue. Un embryon de ver ou un morceau de tissu peut avoir seulement quelques dizaines de microns d’épaisseur, mais la courbure de la lumière fait perdre de la netteté aux images microscopiques lorsque les instruments scrutent au-delà de la couche supérieure.
Pour résoudre ce problème, les microscopistes ajoutent une technologie aux microscopes existants pour annuler ces distorsions. Mais cette technique, appelée optique adaptative, nécessite du temps, de l’argent et de l’expertise, ce qui la rend accessible à relativement peu de laboratoires de biologie.
Aujourd’hui, des chercheurs du Janelia Research Campus de HHMI et leurs collaborateurs ont développé un moyen d’effectuer une correction similaire, mais sans utiliser d’optique adaptative, sans ajouter de matériel supplémentaire ou sans prendre plus d’images. Une équipe du Shroff Lab a développé une nouvelle méthode d’IA qui produit des images microscopiques nettes sur un échantillon biologique épais.
Pour créer la nouvelle technique, l’équipe a d’abord trouvé un moyen de modéliser la façon dont l’image se dégradait à mesure que le microscope imprimait plus profondément dans un échantillon uniforme. Ils ont ensuite appliqué leur modèle à des images du côté proche du même échantillon qui n’étaient pas dégradées, provoquant une distorsion de ces images claires comme les images plus profondes. Ensuite, ils ont entraîné un réseau neuronal pour inverser la distorsion sur l’ensemble de l’échantillon, ce qui a permis d’obtenir une image claire sur toute la profondeur de l’échantillon.
Non seulement la méthode produit des images plus belles, mais elle a également permis à l’équipe de compter plus précisément le nombre de cellules dans les embryons de vers, de tracer les vaisseaux et les voies dans les embryons de souris entiers et d’examiner les mitochondries dans des morceaux de foie et de cœur de souris.
La nouvelle méthode basée sur l’apprentissage profond ne nécessite aucun équipement autre qu’un microscope standard, un ordinateur avec une carte graphique et un court tutoriel sur la façon d’exécuter le code informatique, ce qui la rend plus accessible que les techniques traditionnelles d’optique adaptative.
Le Shroff Lab utilise déjà la nouvelle technique pour imager les embryons de vers, et l’équipe prévoit de développer davantage le modèle pour le rendre moins dépendant de la structure de l’échantillon afin que la nouvelle méthode puisse être appliquée à des échantillons moins uniformes.
Source:
Institut médical Howard Hughes
Référence du journal :
DOÏ : 10.1038/s41467-024-55267-x
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