Dans cette interview, NewsMedical s’entretient avec le professeur Serge Mostowy et Sydney Miles au sujet de leurs recherches sur Shigella Flexnéri et les entéropathogènes. Ils discutent de la façon dont les nouvelles approches automatisées permettent de nouvelles connaissances, jamais réalisables auparavant. En particulier, ils se concentrent sur une logiciel d’analyse automatisé alimenté par l’IA, Athénadisponible en téléchargement sur une nouvelle base de paiement à l’utilisation.
Sommaire
Pourriez-vous vous présenter, ce que vous faites et décrire brièvement votre recherche ?
Serge Mostowy : Je m’appelle Serge Mostowy et je suis professeur de microbiologie cellulaire à la London School of Hygiene and Tropical Medicine, située au centre de Londres.
En laboratoire, nous nous concentrons sur de nouvelles façons de contrôler l’infection bactérienne. Notre pathogène bactérien d’intérêt est Shigella flexneri. C’est un agent pathogène humain très important, responsable de centaines de millions d’épisodes de maladie par an, mais c’est aussi un paradigme de découverte dans le réponse immunitaire innée, ayant historiquement permis de nombreuses découvertes dans ce domaine.
Nous estimons que si nous continuons à utiliser Shigelle, nous pouvons continuer à découvrir des choses étonnantes. Pour avoir un impact translationnel, nous nous concentrons sur le passage de la cellule bactérienne infectieuse unique à la conséquence sur la animal entier. Par conséquent, nous utilisons des larves de poisson zèbre pour comprendre la réponse globale de l’animal à Shigelle infection.
Miles de Sydney : Je m’appelle Sydney et je suis titulaire d’un doctorat. étudiant dans le laboratoire de Serge Mostowy à la London School of Hygiene and Tropical Medicine. Mon projet porte sur l’étude de l’évolution des entéropathogènes. Cela implique essentiellement de collecter un tas de souches d’origines différentes et nous infectons le poisson zèbre avec elles pour essayer de comprendre ce qui rend une souche meilleure que l’autre.
Nous recherchons des différences dans la réponse de l’hôte, telles que la façon dont le nombre de neutrophiles et de macrophages dans un poisson zèbre change au fil du temps. Cela nous aidera à comprendre pourquoi certaines souches sont capables d’infecter les humains mieux que d’autres.
Quels sont les principaux défis auxquels vous faites face pour obtenir les informations sur les échantillons dont vous avez besoin ?
Serge Mostowy : La biologie cellulaire de l’infection ou microbiologie cellulaire est synonyme de progrès dans les techniques de microscopie. Les nouveaux microscopes évoluent plus rapidement que les iPhones. C’est vraiment un moment incroyable pour visualiser le processus d’infection à une résolution qui n’était tout simplement pas possible auparavant. Pour visualiser l’infection du niveau de la cellule unique à l’animal entier, nous utilisons la larve de poisson zèbre.
En termes de défis, suivre les cellules ou le processus d’infection à une résolution impossible à atteindre dans d’autres laboratoires nécessite les microscopes à résolution finale la plus élevée. Cela nécessite également de meilleurs outils pour analyser et comprendre le processus d’infection.
Non seulement vous annotez et caractérisez le type, le site et la propagation de l’infection, mais il est également important de quantifier à la fois la réplication bactérienne, la survie de l’animal entier et la réponse de l’hôte. Comme les microscopes continuent d’évoluer, de meilleurs outils sont nécessaires pour comprendre et quantifier le processus d’infection.
Quels sont les avantages d’un outil comme le logiciel Athena par rapport à d’autres méthodes plus conventionnelles ?
Serge Mostowy : C’est une période passionnante car des outils tels que le logiciel Athena nous permettent de quantifier des paramètres à un rythme et une résolution qui n’étaient pas réalisables auparavant et qui devaient être quantifiés manuellement auparavant.
Aujourd’hui, avec des outils comme Athena, ce processus est complètement automatique, permettant des techniques d’analyse à plus haut débit et éliminant les biais de l’utilisateur. De tels développements ont été transformateurs pour mon laboratoire, en particulier la vitesse à laquelle nous pouvons faire les choses maintenant.
Miles de Sydney : Mener des études sur 60 poissons différents à la fois était vraiment difficile et il fallait souvent des heures pour s’asseoir et compter manuellement. Cependant, l’introduction d’Athena a considérablement accéléré les progrès que nous sommes en mesure de faire.
Lorsque vous avez commencé à travailler sur le logiciel Athena, combien de temps vous a-t-il fallu pour être indépendant et productif avec ?
Miles de Sydney : La première fois que j’ai ouvert le logiciel Athena, j’ai eu IDEA Bio-Medical lors d’un appel vidéo avec moi, et ils l’ont parcouru avec moi, montrant comment utiliser le programme. À partir de là, il m’a fallu environ une semaine pour devenir totalement indépendant.
Dans une expérience typique, j’utiliserai une plaque à 96 puits, je pourrais donc y mettre jusqu’à 96 poissons. Dans mes expériences, j’analyse 60 poissons [in a 96-well plate] dans trois expériences distinctes par semaine, ce qui devient des centaines de poissons par mois.
Évidemment, les compter prendrait beaucoup de temps, limitant le temps dont je disposais pour réaliser les expériences. Athéna a accéléré le rythme que je peux travailler.
Crédit image : IDEA Bio-Medical
À quel moment avez-vous abandonné l’imagerie manuelle et l’analyse d’images pour rechercher des solutions automatisées ?
Serge Mostowy : J’ai eu la chance d’avoir obtenu une bourse de consolidation ERC, ce qui nous a permis d’acheter un microscope à haut contenu et à haut débit, ce qui était une toute nouvelle direction de recherche pour mon laboratoire. Nous avons alors pu nous éloigner de l’infection de, disons, une demi-douzaine à une douzaine de larves à la fois, pour travailler avec des plaques à 96 puits.
Cependant, avec ces différents microscopes, vous avez besoin de l’innovation des outils analytiques et c’est là qu’Athena nous aide car bien que nous générions des données à un rythme beaucoup plus rapide, il n’était plus possible pour les étudiants de quantifier manuellement. Cela prend tout simplement trop de temps.
Maintenant, nous préparons et collectons des données sur deux ou trois jours car toutes les analyses sont en direct, puis nous connectons ces images au logiciel Athena.
En quelques clics sur un bouton, nous pouvons désormais analyser nos domaines d’intérêt pour les larves de poisson zèbre et quantifier de manière fiable les choses à une échelle qui était auparavant inimaginable. Nous avons pu maximiser le temps passé loin du banc en utilisant ces nouvelles approches logicielles.
Qu’est-ce que cette technologie a apporté à votre laboratoire ?
Serge Mostowy : Athena a transformé notre ambition. Nous avons des questions de recherche auxquelles nous avons reçu des fonds pour essayer de répondre, mais maintenant nous pouvons faire des choses à une échelle beaucoup plus grande. Ainsi, au lieu de certains de nos graphiques où nous quantifions une douzaine ou deux douzaines de poissons zèbres, nous pouvons maintenant passer à l’ordre de centaines voire de milliers.
Le domaine de l’infection du poisson zèbre repose généralement sur des éléments tels que la survie du poisson zèbre ou les charges bactériennes utilisant des techniques plus anciennes. Désormais, avec Athena, l’analyse des larves vivantes est possible au fil du temps à une résolution beaucoup plus élevée, amplifiant notre potentiel de découverte.
Les choses peuvent se produire à un rythme beaucoup plus rapide et les quantifications sont beaucoup plus fiables. Les erreurs sont réduites et je ne suis plus préoccupé par la variation interhumaine des données analysées car ce logiciel élimine ce biais.
Dans l’ensemble, notre ambition de découverte a été renforcée car nous pouvons en faire plus et les quantifications sont plus fiables. Il a ajouté une nouvelle dimension à notre recherche.
Il est facile de mettre en œuvre le logiciel pour compter différents types de cellules ou les différents sites d’infection chez les poissons. Ainsi, juste parce que le poisson se prête à la microscopie, Athéna a vraiment reconnu sa capacité à contribuer à de nouvelles découvertes.
Miles de Sydney : Le support est excellent – j’ai une ligne de contact directe avec IDEA Bio-Medical concernant Athena et c’est super utile.
La principale chose pour laquelle j’utilise Athena est de compter les cellules individuelles dans le poisson entier. La fonction de définir les paramètres une fois, puis d’y revenir et d’utiliser les mêmes pour chaque expérience a radicalement changé les choses pour le mieux.
Où voyez-vous votre travail aller ensuite, et quel est l’impact ?
Serge Mostowy : Je réfléchis beaucoup à cette question. Nous aimerions pousser le logiciel à ses limites et aider à stimuler l’innovation future qui pourrait vraiment profiter à la communauté du poisson zèbre dans son ensemble.
Au fur et à mesure que nous publions nos recherches pendant que nous aidons à développer le logiciel, je pense que cela contribuera à une science plus robuste dans toute la communauté.
Je veux aussi vraiment maximiser l’ambition de notre science. Comme je l’ai mentionné précédemment, nous allons maintenant passer à des plaques à 96 puits. Nous avons maintenant la capacité de cribler 12 000 bibliothèques de composés afin de maximiser l’utilisation du poisson zèbre comme modèle d’infection pour nous rapprocher de la compréhension de la maladie humaine. Au fur et à mesure que les microscopes s’améliorent, à mesure que le logiciel d’analyse des images du microscope s’améliore, notre capacité à traduire nos découvertes sur les poissons s’améliore un jour vers une meilleure compréhension de la maladie humaine.
À propos de Serge Mostowy, PhD
Le professeur Mostowy est membre du Lister Institute of Preventive Medicine, Wellcome Beit et Wellcome Trust Senior Research Fellow. Il a étudié la physique, l’évolution, la microbiologie et l’immunologie à l’Université McGill au Canada. Après un travail postdoctoral sur la biologie cellulaire de l’infection à l’Institut Pasteur en France, il a déménagé à l’Imperial College de Londres en 2012 pour démarrer une bourse de développement de carrière en recherche du Wellcome Trust. En 2018, le professeur Mostowy a été nommé professeur de microbiologie cellulaire à la London School of Hygiene & Tropical Medicine, où il étudie les nouveaux rôles du cytosquelette dans l’immunité innée. Le groupe Mostowy a également développé le poisson zèbre en tant que modèle important pour étudier la biologie cellulaire de l’infection et le potentiel thérapeutique du ciblage du cytosquelette in vivo. Leurs découvertes devraient être d’un intérêt considérable pour les biologistes cellulaires et les biologistes des infections, et constituer une plate-forme de pointe pour les études in vivo à la fois au niveau de la cellule unique et de l’animal entier.
E-mail: [email protected]
Site Web : www.themostowylab.org Twitter : @MostowyLab
À propos de Sydney Leigh Miles
Sydney est actuellement en deuxième année de doctorat à la London School of Hygiene and Tropical Medicine, financée par une bourse du programme de formation doctorale interdisciplinaire du BBSRC à Londres. Les recherches de Sydney visent à étudier l’évolution d’un agent pathogène humain d’importance mondiale, Shigella sonnei. J’utilise une combinaison de techniques de génomique microbienne et d’infection du poisson zèbre, dans le but ultime de comprendre ce qui motive le succès épidémiologique de certaines souches bactériennes par rapport à d’autres.
Twitter : @sydneylmiles
À propos d’IDEA Bio-Medical Ltd.
IDEA Bio-Medical est une société spécialisée dans la microscopie automatisée et l’analyse d’images pour les chercheurs en sciences de la vie. Elle a été fondée en 2007 grâce à un partenariat entre YEDA (la branche de commercialisation de l’Institut Weizmann) et IDEA Machine Development Design and Production Ltd (un centre d’innovation). Les produits d’IDEA, le système d’imagerie Hermes et le logiciel d’analyse d’images Athena, ont contribué à plus de 100 publications scientifiques dans des magazines à comité de lecture, soutenant à l’échelle mondiale une science à fort impact.
IDEA Bio-Medical se concentre actuellement sur l’autonomisation des chercheurs sur le poisson zèbreen particulier, pour leur fournir une solution fiable et robuste pour l’analyse automatisée et impartiale des images Zebrafish en appliquant les connaissances et l’expertise de l’entreprise.
À cette fin, IDEA a développé un roman logiciel d’analyse d’images basé sur l’apprentissage en profondeur pour des expériences de poisson zèbre in vivo. Le logiciel détecte automatiquement le contour du poisson zèbre et ses organes internes en fond clair sans aucune intervention de l’utilisateur. L’anatomie identifiée est couplée à des canaux de fluorescence pour permettre une étude spécifique à l’anatomie des changements de fluorescence. Il s’agit d’un système abordable et convivial conçu spécifiquement pour une analyse fiable et automatisée basée sur l’image du poisson zèbre.
Les logiciels est disponible en tant que produit autonome et accepte les images de microscopie dans plusieurs formats d’image, y compris les formats propriétaires. Il convient aux chercheurs qui n’imagent et n’analysent qu’une poignée de poissons par semaine, ainsi qu’aux chercheurs qui imagent des centaines et des milliers de poissons dans des plaques multipuits pour des écrans à grande échelle. IDEA Bio-Medical offre un nouveau modèle de paiement à l’utilisation pour accéder au logiciel afin de permettre un accès flexible. Ainsi, tous les chercheurs utilisant des microscopes manuels ou des systèmes automatisés d’autres fournisseurs peuvent facilement utiliser le logiciel Zfish d’IDEA pour extraire des informations quantitatives et significatives de leurs images Zebrafish lorsqu’ils en ont besoin.
Contactez IDEA Bio-Medical sur le formulaire de contact de notre site Web, et plus d’informations peuvent être trouvées sur la page du produit du logiciel d’analyse du poisson zèbre.
