Thèse de doctorat Développement et validation de codes de simulation accélérée multiéchelle pour l’imagerie par tomographie d’émission X (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Le sujet de thèse a pour objectif de simuler les expériences d’imagerie par émission de fluorescence X, notamment pour des applications en biologie, de l’échelle de la cellule à celle du petit animal. Cette imagerie est quantitative : elle donne accès à la composition chimique avec une fine sensibilité. Cette information est déterminante, car la distribution des éléments chimiques inorganiques constitue un marqueur de nombreux mécanismes biologiques, qu’il est ainsi possible de mettre en évidence. Selon l’échelle étudiée (cellule, organe, petit animal), différentes sources de rayonnements (protons, rayons X) d’énergie adaptée sont utilisées. Toutefois, l’obtention d’images quantitatives précises demeure un défi majeur, en raison de la complexité des phénomènes physiques et des processus de reconstruction. Le·la doctorant·e aura pour mission de développer un jumeau numérique (au sens général du terme) dédié à la simulation de ces expériences, avec pour objectif final d’optimiser les dispositifs expérimentaux et les méthodes de reconstruction d’images tomographiques, tout en minimisant la durée d’acquisition et la dose déposée.

Votre Environnement de Travail

Le·la doctorant·e évoluera dans un environnement de recherche interdisciplinaire, à l'interface Physique/Biologie/Informatique. Il·elle bénéficiera d'un co-encadrement assuré par Claire MICHELET, physicienne, Professeure au LP2IB, de Pascal DESBARATS, informaticien, Professeur au LaBRI, et de Jean Michel LÉTANG, Maître de Conférences à CREATIS (Lyon). Le suivi de thèse sera organisé sous la forme de réunions hebdomadaires qui permettront d'orienter efficacement la progression.
Contexte du travail
Le·la doctorant·e évoluera dans un environnement de recherche interdisciplinaire, à l'interface Physique/Biologie/Informatique. Il·elle bénéficiera d'un co-encadrement assuré par Claire MICHELET, physicienne, Professeure au LP2IB, de Pascal DESBARATS, informaticien, Professeur au LaBRI, et de Jean Michel LÉTANG, Maître de Conférences à CREATIS (Lyon). Le suivi de thèse sera organisé sous la forme de réunions hebdomadaires qui permettront d'orienter efficacement la progression.
Collaborations nationales :

Le projet de thèse repose sur un partenariat entre 3 laboratoires :
- Le Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux (LP2IB) fait partie des laboratoires pionniers en micro-imagerie par émission X, notamment sur C. elegans, avec une ligne microfaisceau de protons dédiée et une expérience de longue date dans la simulation de spectres et d'images de tomographie par émission de rayons X ;
- Le Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique (LaBRI) développe des méthodes originales de simulation à base déterministe, fondées notamment sur la bibliothèque gVXR, permettant la génération rapide de grandes quantités de données synthétiques. Le jumeau numérique développé dans la thèse, basé sur des fantômes numériques réalistes en conditions maîtrisées, fournira ainsi un « gold-standard » pour valider la fiabilité de ces bases de données. Ces données synthétiques présentent un fort intérêt notamment pour le développement de nouvelles méthodes de reconstruction d'images basées sur l'apprentissage profond, en particulier dans la situation d'acquisitions éparses ou incomplètes. La thèse apportera ainsi une avancée déterminante, dans un contexte où les données expérimentales sont en nombre insuffisant pour ce faire.
- Le Centre de Recherche en Acquisition et Traitement du Signal pour la Santé (CREATIS) est un laboratoire multidisciplinaire en imagerie médicale jouant un rôle majeur dans le domaine des technologies de la santé. Un de ses objectifs est de développer de nouveaux algorithmes pour les simulations Monte Carlo Geant4/GATE des processus physiques impliqués lors de l'imagerie et du traitement (dosimétrie), notamment à travers des techniques de réduction de variance, ainsi que des méthodes de reconstruction innovantes pour les systèmes d'imagerie.
Collaborations internationales :
- The Australian Synchrotron and the Florey Institute of Neuroscience and Mental Health apportent leur expertise en micro-imagerie par émission X en rayonnement synchrotron. Des expériences visant à établir une cartographie 3D du métallome de C. elegans sont actuellement menées en collaboration avec le LP2IB.
- Daresbury Laboratory Imaging Group (Scientific Computing, Science and Technology Facilities Council) développe des méthodes de simulation déterministe, en particulier la bibliothèque gVXR, permettant la génération rapide de grandes quantités de données synthétiques, notamment pour l'entraînement d'algorithmes d'apprentissage profond. L'un des objectifs du jumeau numérique développé pendant la thèse sera de fournir un « gold-standard » pour la validation de ces méthodes, en mettant en évidence des biais systématiques – par exemple liés à l'auto-absorption ou à l'élargissement des raies – afin d'orienter la calibration des noyaux physiques simplifiés et des schémas de réduction de variance de gVXR.

Rémunération et avantages

Rémunération

2 300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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