Une équipe de chercheurs de l’UC Davis et de l’Université d’Oxford a développé un outil innovant : SparkMaster 2. Le logiciel open source permet aux scientifiques d’analyser automatiquement les signaux calciques normaux et anormaux dans les cellules.
Le calcium est une molécule de signalisation clé dans toutes les cellules, y compris les muscles comme le cœur. Le nouveau logiciel permet l’analyse automatique de modèles distincts de libération de calcium dans les cellules. Cela inclut les « étincelles » de calcium, des libérations microscopiques de calcium dans les cellules cardiaques associées à des battements cardiaques irréguliers, également appelés arythmies.
Un article de recherche démontrant les capacités de SparkMaster 2 a été publié dans Recherche sur la circulation.
Jakub Tomek, le premier auteur de l’article de recherche, est Sir Henry Wellcome Fellow au Département de physiologie, d’anatomie et de génétique de l’Université d’Oxford. Il a passé son année de bourse à l’UC Davis, en collaboration avec le professeur distingué Donald M. Bers.
C’était formidable de présenter SparkMaster 2 lors de récentes conférences et de constater la réponse enthousiaste. Je pensais que ce serait une exception et que peu de gens s’en soucieraient. Mais de nombreuses personnes étaient enthousiastes à l’idée de disposer d’un nouvel outil d’analyse qui surmonte bon nombre des limitations rencontrées avec les outils précédents. »
Jakub Tomek, premier auteur de l’article de recherche
Une bourse à l’UC Davis mène à un outil mis à jour
Les problèmes liés à la manière et au moment où le calcium est libéré par les cellules peuvent avoir un impact sur diverses maladies, notamment l’arythmie et l’hypertension. Pour comprendre les mécanismes à l’origine de ces maladies, les chercheurs utilisent des indicateurs fluorescents de calcium et l’imagerie microscopique qui peuvent mesurer les changements de calcium au niveau cellulaire.
Cependant, les fichiers de données résultants sont volumineux et difficiles à analyser manuellement. Des outils d’analyse logiciels personnalisés sont donc essentiels.
Au Bers Lab de l’UC Davis, Tomek a discuté des outils d’analyse avec Christopher Y. Ko, assistant scientifique du projet. Ils ont identifié le besoin d’un logiciel meilleur et plus convivial, ce qui a conduit au développement de SparkMaster 2.
Le nouvel outil s’appuie sur le succès de SparkMaster, lancé en 2007 par Bers et Eckard Picht. Picht est un médecin-scientifique qui a travaillé avec Bers, d’abord à l’Université Loyola de Chicago, puis pendant quelques années à l’UC Davis. À l’époque, il n’existait aucun logiciel gratuit et convivial capable d’analyser les étincelles de calcium – ; une partie cruciale de leur recherche – ; alors ils en ont développé un.
Pour créer le nouveau logiciel SparkMaster 2, Tomek a travaillé avec Bers, Ko, Manuel F. Navedo et Madeline Nieves-Cintron au Département de pharmacologie de l’École de médecine UC Davis.
Bien qu’une grande partie de la nouvelle interface ressemble au SparkMaster original, la programmation est partie de zéro. Grâce à Python, un langage de programmation open source qui a gagné en popularité, ils ont pu utiliser de nombreux outils et bibliothèques existants pour créer les fonctionnalités uniques qu’ils souhaitaient.
Ils ont abouti à un logiciel capable d’analyser les étincelles de calcium enregistrées à l’aide de différentes approches de microscopie et provenant de cellules de différents tissus et de souris génétiquement modifiées. Certaines fonctionnalités clés de la nouvelle version incluent :
- interface utilisateur améliorée
- une plus grande précision dans l’identification des événements de libération de calcium que les outils précédents
- capacité à identifier plusieurs types d’événements de libération de calcium
- capacité à diviser et analyser avec précision les étincelles individuelles au sein des grappes d’étincelles
« SparkMaster 2 est encore plus facile à utiliser et est beaucoup plus puissant dans la variété de types d’événements qu’il peut analyser quantitativement : étincelles, vagues, mini-ondes et latences. Et il a une précision et une sensibilité plus élevées, ce qui entraîne moins d’événements manqués et moins d’événements. positifs erronés », a déclaré Bers.
Bers prévoit que les principaux utilisateurs du logiciel seront des scientifiques qui étudient le calcium dans les muscles. « Mais cela pourrait être utile aux chercheurs qui étudient d’autres types de cellules, tels que les neurones, qui présentent des événements calciques locaux importants dans la régulation de la fonction cellulaire », a déclaré Bers.
Ko, qui est co-développeur du nouvel outil, s’intéresse également aux applications de recherche plus larges du nouveau logiciel.
« Je suis particulièrement enthousiasmé par les nouvelles questions scientifiques auxquelles SparkMaster 2 permettra à la communauté de la recherche biomédicale de répondre et, par conséquent, de comprendre de manière plus complète et plus précise la biologie qui sous-tend la physiologie humaine en matière de santé et de maladie », a déclaré Ko.
Les autres auteurs de l’article incluent Nieves-Cintron et Navedo de l’UC Davis. Ils ont joué un rôle déterminant dans la démonstration de la manière dont le logiciel peut être utilisé en dehors de la recherche cardiaque et sur des types de cellules distincts, montrant ainsi son large éventail d’utilisations possibles.
