Octobre 2007 - n°125

Zoom sur le Centre Commun de Quantimétrie de Lyon !

Le Centre Commun de Quantimétrie (CCQ) propose à ses utilisateurs un ensemble de matériels et une expertise en microscopie, analyse d'images, et cytométrie en flux.
Les thématiques scientifiques abordées incluent aussi bien les protéines membranaires, l'infectiosité des bactéries ou encore l'anatomie et la physiologie des tissus sains et pathologiques que les matériaux semi-conducteurs et les polymères…

Du 15 au 19 octobre 2007, le CCQ de Lyon organise un stage d’analyses d’image. Chaque année, en octobre et mars, un stage d'une semaine aborde la théorie et la pratique nécessaires à une bonne utilisation de l'analyse d'images. Les notions sont illustrées par des applications biomédicales, volontairement larges. Elles intègrent par exemple de l'analyse tri-dimensionnelle sur des images de microscopie confocale. Les projets de chaque stagiaire sont ensuite évalués.
Le centre organise également des formations, en microscopie optique ou en analyse d'image à la demande.

Plus de 30 ans d’expérience et d’évolution

Le Centre Commun de Quantimétrie est né il y a plus de 30 ans du souhait de plusieurs équipes universitaires de médecine de se doter d’un équipement commun d’analyse d’images. Les principaux demandeurs étaient le laboratoire d’histologie du Pr. CZYBA et le laboratoire d’histodynamique osseuse du Pr. MEUNIER. L’appareil a été installé dans le laboratoire d’histologie du Pr. CZYBA, dans le lieu même où se trouve actuellement le Centre Commun. Le Centre Commun été affilié à la Fédération des Centres Communs de Mesure et d’Analyse de l’Université Lyon 1, structure qui, à l’époque, avait fédéré les principaux gros instruments de l’Université. Le modèle de ce centre a été basé sur celui du centre commun de microscopie électronique de La Doua. Il avait des utilisateurs venus des secteurs de la santé et des sciences de l’Université LYON I ainsi que de structures extérieures à l’Université.

Un Centre Commun de Cytofluorométrie avait été créé dans les années 80 dans l’Unité INSERM du Pavillon P, à la demande principale des immunologistes (Pr. REVILLARD) et des hématologistes (Pr. BRYON). Ce centre commun était géré par le Département de Biologie Humaine et il avait des utilisateurs venus de la santé et de la biologie scientifique.
Le projet de réunir ces deux centres complémentaires en un centre unique a été longtemps étudié mais n’a pu être réalisé que tardivement, donnant au Centre sa configuration actuelle.

Un équipement au top !

Le Centre occupe 200 m² de la faculté de médecine, répartis sur 8 salles. Une salle sert de bureau et accueille le poste principal pour l'analyse d’images, la reconstruction en 3 dimensions et la réalisation de petits films d'animations. Une salle est utilisée pour le cytomètre en flux trieur de cellules, une autre au microscope confocal. Les salles restantes sont occupées par les différents microscopes et appareils de mesure.

En 2002, le CCQ s'est doté d'un cytomètre Beckton-Dickinson FACS Vantage, qui a été remplacé en 2006 par un nouvel appareil de la même marque. Ce dispositif permet de trier à grande vitesse des cellules en conditions stériles et de faire du clonage.
Six microscopes conventionnels (Leica, Olympus, Reichert et Zeiss) sont équipés d’ordinateurs de logiciels d’analyse (QWin, ImageJ, Amira). Un poste permet de suivre des cellules, et de leur appliquer des changements de solution et d'atmosphère gazeuse. Les dispositifs de saisie vont du photomultiplicateur compteur de photons, à la caméra analogique à bas niveau de lumière ou les caméras numériques en technologie CMOS. Une caméra 3CCD permet l'acquisition d'images de qualité en couleur, une caméra permet de prendre des images toutes les 2 millisecondes. Une caméra à comptage de photons en développement avec le Centre Régional d'Astronomie de Lyon, doit être opérationnelle dans les prochains mois sur un nouveau microscope.
La plus importante activité du CCQ reste la microscopie confocale. Le premier microscope confocal était en 1991 un Zeiss LSM10. Le centre a été doté en 2000 d'un second microscope confocal, le Leica TCS SP2. Ce microscope est équipé de lasers allant du proche infrarouge jusqu'à l'ultraviolet permettant de faire un spectre sur chaque point de l'image. Le Centre est actuellement en projet pour l'acquisition d'un autre microscope confocal, équipé d'un laser infrarouge à impulsions pour faire de la stimulation de fluorescence dite à deux photons, moins délétère et permettant des observations en plus grande profondeur.

Les activités du Centre

Le Centre Commun de Quantimétrie est un plateau technique de services pour la recherche publique et privée. Les utilisateurs peuvent soit prendre en main un appareil, après une formation, soit être assistés pour toutes leurs investigations. La plus importante partie de ses activités repose sur la microscopie, mais il est possible d’effectuer de l’analyse d’images, et l’activité de cytométrie en flux est en train de redémarrer après l’acquisition d’un nouveau matériel et la rénovation des locaux.

Catherine Souchier, qui a dirigé le Centre jusqu’en 1997, a donné une impulsion décisive au développement du centre par l'analyse d’images, qui était alors une science neuve, pour obtenir des données quantitatives à partir d’observations microscopiques. Elle a initié également la formation permanente qui a formé à l’analyse d’images des chercheurs, ingénieurs et techniciens issus de laboratoires publics et de presque toutes les grandes entreprises de pharmacie et de cosmétiques. Après Jean-Claude Bernengo, c’est Yves Tourneur, Chargé de recherches au CNRS, qui a pris la direction du Centre depuis 2003.

Certains des utilisateurs ne sont pas biologistes, mais viennent observer en microscopie confocale des rainures dans un cristal de silicium, des cristaux de ciment, ou des résines au cours de leur polymérisation à haute température. La tradition du centre est de trouver des techniques adaptées. C’est un aspect de l’activité du centre que l’on doit surtout à JC Bernengo, et l’équipe du Centre continue sur cette lancée.

Mais la plus grosse part de l’activité est liée à l'observation en microscopie. Certains utilisateurs sont autonomes, d'autres sont assistés, mais l'utilisation de matériel complexe comme le trieur de cellules nécessite un spécialiste. Une démarche qualité est engagée. Avec les informaticiens de l'Université, l’équipe du Centre a mis en place un dispositif sécurisé qui archive la nuit, dans un autre bâtiment, les données de la journée. Sur chaque appareil en libre service, une notice d'utilisation est régulièrement mise à jour. Enfin, la mise en place d'une démarche qualité en microscopie optique se développe dans le cadre du réseau national des plates-formes que soutient le C.N.R.S.

Une autre activité importante de la plate-forme est la formation continue :

Au titre du développement technologique, un projet original de caméra destinée à des observations par l'observatoire astronomique de Lyon et à la microscopie est soutenu par la région Rhône-Alpes. Enfin, pour le développement logiciel, le Centre collabore avec un bureau d'études de la région de Vichy pour l'amélioration d'image, afin d’observer par exemple la peau en trois dimensions par microscopie confocale infrarouge.

L’équipe du Centre est actuellement composée de trois personnes : une technicienne en Analyses Médicales, un assistant d’ingénieur formé en Techniques Physiques pour l'Industrie et les Laboratoires, et le directeur, ingénieur Ecole Centrale de Lyon. Une grande partie de l’activité de recherche, les développements technologiques et les formations sont menés en collaboration avec des chercheurs, des groupes ou des bureaux d'étude extérieurs.

Des projets…

Depuis l’entrée en fonction d’Yves Tourneur, le centre s’intéresse en priorité à l’étude des tissus vivants. Le centre a actuellement en cours une demande de microscope confocal bi-photons en collaboration avec les équipes de recherche du centre anti-cancéreux de Lyon, le Centre Léon Bérard. Par ailleurs, la structuration nationale en réseau des plates-formes d’imagerie optique, nouvellement opérée, va amener le centre à développer un poste permettant de manipulation des cellules avec des pinces optiques, en collaboration avec un collègue de l’institut Fresnel de Marseille.

L’activité du Centre a récemment mis en lumière un besoin de recrutement au niveau de la plate-forme. Par ailleurs, l’imagerie, et en particulier l’imagerie microscopique, évoluent constamment, passant d’une technique d’observation à une technique de quantification. L'amélioration d'images par le calcul et l'analyse sous la forme de la morphologie ou du traitement du signal pose des problèmes de mathématiques. Enfin, la plupart des techniques utilisées en cytométrie en flux ou en microscopie font appel à d'autres approches de biochimie. Il y a actuellement une convergence de domaines très différents, dont la maîtrise est nécessaire pour obtenir et interpréter les résultats.

« On observe la disparition des "microscopistes" ou des spécialistes de cytométrie, et l'apparition d'utilisateurs nouveaux, qui exploitent une palette de techniques au service de la résolution d'un problème. Il est donc nécessaire que la plate-forme développe, entretienne et enseigne une étendue de compétences allant des mathématiques à la biologie, en passant bien entendu par l'optique », explique Yves Tourneur. « Ce développement nécessite une augmentation de taille par fusion de plateformes et une création d'emplois. Nous envisageons actuellement la création d'emploi privé, par une entreprise dont l'actionnaire est l'Université, et éventuellement plus tard une start-up… ».

MH