Thèse de Makhlad Chahid

Microscopie de fluorescence et de super résolution par échantillonnage compressif pour l’imagerie biologique

Le 19 décembre 2014

Mes travaux de thèse portent sur l’application de la théorie de l’échantillonnage compressif (Compressed Sensing ou Compressive Sampling, CS) à la microscopie de fluorescence, domaine en constante évolution et outil privilégié de la recherche fondamentale en biologie. La récente théorie du CS a démontré que pour des signaux particuliers, dits parcimonieux, il est possible de réduire la fréquence d’échantillonnage d

La théorie du CS stipule qu’il est possible de reconstruire un signal, sans perte d’information, à partir de mesures aléatoires fortement incomplètes et/ou corrompues de ce signal à la seule condition que celui-ci présente une structure parcimonieuse. Nous avons développé une approche expérimentale inédite de la théorie du CS à la microscopie de fluorescence, domaine où les signaux sont naturellement parcimonieux. La méthode est basée sur l’association d’une illumination dynamique structurée à champs large et d’une détection rapide à point unique. Cette modalité permet d’inclure l’étape de compression pendant l’acquisition.

En outre, nous avons montré que l’introduction de dimensions supplémentaires (2D+couleur) augmente la redondance du signal, qui peut être pleinement exploitée par le CS afin d’atteindre des taux de compression très importants. Dans la continuité de ces travaux, nous nous sommes intéressés à une autre application du CS à la microscopie de super résolution, par localisation de molécules individuelles (PALM/ STORM). Ces nouvelles techniques de microscopie de fluorescence ont permis de s’affranchir de la limite de diffraction pour atteindre des résolutions nanométriques.

Nous avons exploré la possibilité d’exploiter le CS pour réduire drastiquement les temps d’acquisition et de traitement.

Mots clefs: échantillonnage compressif, microscopie de fluorescence, parcimonie, microscopie de super résolution, redondance, traitement du signal, localisation de molécules uniques, bio-imagerie. 

Jury

  • Valentin NÄGERL
    PU Bordeaux – Interdisplinary Institute for Neuroscience
  • Laure BLANC FÉRAUD
    DR CNRS – Université de Nice Sophia-Antipolis – Rapporteur
  • Sylvain GIGAN
    PU- UPMC – NRS UMR 8552  – Rapporteur
  • Florent KRZAKALA 
    PU École Normale Supérieure  – Examinateur
  • Vincent STUDER
    CR CNRS – directeur de thèse
  • Maxime DAHAN
    DR CNRS – directeur de thèse

Directeurs de thèses


Vincent Studer
Chargé de Recherche CNRS  Interdisciplinary Institute for Neuroscience, Bordeaux

Maxime Dahan
Directeur de Recherche CNRS Directeur de l’UMR 168! Physico-Chimie Curie, Paris

Last update: 5 juin 2018