Soutenance de thèse – Johannes Roos

Arkitekt : Une plateforme logicielle open-source pour la gestion de pipelines d’analyse en bioimagerie

Le processes d’analyse de bio-image se sont transformés de manière spectaculaire au cours des dernières années, accélérés par l’émergence de l’apprentissage profond (deep learning). En effet, des défis autrefois considérés comme impossibles à relever, tels que la segmentation en 3D de données microscopiques complexes ou la microscopie multidimensionnelle pilotée par les données (la microscopie intelligente semblent désormais réalisables, et de nouvelles modalités d’imagerie battent des records à la fois en termes de résolution et de vitesse d’acquisition.

Cette évolution s’accompagne d’une variété de nouvelles plateformes logicielles et d’outils, ainsi que de l’exigence de ressources informatiques dédiées telles que les GPU. En raison de l’absence d’un cadre commun pour ces outils, la gestion fastidieuse des données, l’orchestration complexe et l’intégration pénible des nouvelles technologies sont devenues une réalité et limitent actuellement ces flux de travail avancés et distribués en matière d’imagerie biologique à un ensemble restreint d’experts en programmation.

En outre, la plupart des méthodes existantes sont encore limitées dans leurs capacités en temps réel et sont généralement restreintes à des flux d’analyse hors ligne, où l’analyse a lieu après l’acquisition, ce qui limite les flux de travail « intelligents » émergents, où le résultat de l’analyse peut influencer l’acquisition.

Cette thèse de doctorat présente un nouveau logiciel open-source qui sert d’intermédiaire entre les utilisateurs et les applications de bio-imagerie : Arkitekt. Arkitekt permet la conception visuelle et conviviale de flux de travail de bioimagerie modernes, orchestrant les logiciels de bioimagerie populaires existants localement ou à distance de manière fiable, efficace et en temps réel. Il s’interface avec les logiciels de visualisation et d’analyse interactifs les plus répandus, comme ImageJ et Napari, mais intègre aussi facilement les scripts des développeurs et les logiciels d’acquisition.

Cette thèse est organisée en 3 parties principales. Après une introduction générale sur l’histoire de l’analyse de bioimage et une revue détaillée des flux de travail d’analyse modernes, elle décrit entièrement les principales caractéristiques d’Arkitekt. Elle illustre et valide ensuite Arkitekt et ses capacités sur des flux de travail de bioimagerie avancés représentatifs, et discute de ses limites et de son potentiel.

Jury

• M. NAGERL Valentin, Professeur des universités, Université de Bordeaux, Directeur de these
• Mme. MANLEY Suliana, Professeure des universités, École polytechnique fédérale de Lausanne, Rapporteur
• M. KERVRANN Charles, Directeur de recherche, Centre INRIA de l’Université de Rennes, Rapporteur
• Mme. MONTCOUQUIOL Mireille, Directrice de recherche, Neurocentre Magendie, Examinateur
• Mme. TESTA Ilaria, Associate Professor, SciFiLab, Karonlinska Institute, Guest
• M. SIBARITA Jean-Baptiste, Research Engineer CNSR, HDR, IINS, Bordeaux, Guest

Publications

Imaging dendritic spines in the hippocampus of a living mouse by 3D-STED microscopy Stéphane Bancelin, Luc Mercier, Johannes Roos, Mohamed Belkadi, Thomas Pfeiffer, Sun Kwang Kim, U. Valentin Nägerl. PrePrint bioRxiv. 2023-02-01.  10.1101/2023.02.01.526326 – Fiche