Doctorant (e) H/F – Cartographie du tissu cérébral par microscopie multiphoton couleur grand volume

Description du Poste

Sujet De Thèse

Chez les vertébrés, l'anatomie et la structure du cerveau sont établies au cours du développement précoce, et toute anomalie au cours de ces étapes cruciales peut entraîner des pathologies graves. Cependant, les mécanismes qui façonnent les régions cérébrales restent mal compris en raison des difficultés techniques liées à la cartographie de tissus opaques avec une précision subcellulaire. Pour répondre à ces problématiques, le Laboratoire d'Optique et de Biosciences (LOB, Ecole Polytechnique, Palaiseau), en collaboration avec l'Institut de la Vision (IdV, Paris), a développé une plateforme originale de microscopie 3D de grands volumes de tissus ex vivo de souris, appelée microscopie multiphotonique couleur sériée (ChroMS). (Abdeladim 2019, doi.org/10.1038/s41467-019-09552-9; Blanc 2023, doi.org/10.1021/acsphotonics.3c01104).
Cette méthode repose sur la combinaison d'une technique d'excitation à deux photons en couleur mise au point au LOB, d'un sectionnement en série automatisé et de l'approche « brainbow » développée à l'IdV, qui permet un marquage fluorescent multicolore des neurones de souris en fonction de leur lignée cellulaire. En s'appuyant sur ces travaux antérieurs, le projet de thèse explorera plusieurs directions complémentaires.

Objectifs :
Un premier objectif consistera à adapter des techniques de clarification tissulaire à l’imagerie multimodale non linéaire, tout en préservant l’intégrité des structures biologiques et des signaux optiques des tissus clarifiés. En effet, l’imagerie des tissus profonds reste limitée par les aberrations optiques induites par les hétérogénéités de l’indice de réfraction. Ces aberrations dégradent la qualité des images et compliquent leur analyse quantitative, y compris lorsqu’une approche par coupes sériées est utilisée. Une première stratégie visera à homogénéiser l’indice de réfraction des tissus à l’aide de milieux de transparisation et de compensation d’indice solubles dans l’eau, puis à évaluer les bénéfices de cette approche pour l’imagerie tridimensionnelle.
La première année sera consacrée à l’optimisation des protocoles expérimentaux ainsi qu’au développement d’outils de métrologie permettant de quantifier le gain en profondeur d’imagerie, la préservation de l’intégrité des structures biologiques et les performances de cette approche par rapport à l’imagerie sur coupes sériées. Les conditions dans lesquelles ces deux approches peuvent être combinées seront également étudiées. Une fois le protocole optimisé, le candidat caractérisera les aberrations résiduelles en fonction des protocoles de clarification et des types de tissus étudiés, afin d’identifier la stratégie de correction des aberrations la plus pertinente. Un développement complémentaire consistera à intégrer un modulateur spatial de lumière (SLM) ou un miroir déformable afin de compenser ces aberrations résiduelles. Le système sera ensuite validé sur le microscope ChroMS. L’objectif sera de déterminer les corrections optimales en fonction du type de tissu et de la profondeur d’imagerie.
Un deuxième objectif consistera à exploiter cette plateforme pour réaliser une cartographie à l’échelle d’organes entiers des signaux non linéaires intrinsèques, sans marquage, tels que la fluorescence endogène, la génération de seconde harmonique (SHG) et la génération de troisième harmonique (THG). Les premières applications concerneront l’imagerie du cerveau et du tissu cardiaque de souris.
À plus long terme, l’objectif sera de constituer des jeux de données tridimensionnels de référence à grande échelle sur des tissus à différents stades de développement, puis d’optimiser des stratégies automatisées d’analyse d’images afin d’extraire des informations quantitatives sur la morphologie cellulaire et tissulaire. Le projet se concentrera notamment sur l’étude du développement des circuits cérébraux situés dans des régions opaques et fortement myélinisées, telles que le tronc cérébral de la souris.

Profil : Le candidat doit avoir une formation en physique ou en optique expérimentale, des connaissances en programmation et en traitement d'images et de signaux, ainsi que la motivation nécessaire pour travailler dans un environnement interdisciplinaire. Le projet portera sur la microscopie multiphotonique expérimentale (alignement laser, acquisition de données), l'analyse de données, la programmation et les préparations de base d'échantillons biologiques.

Votre Environnement de Travail

Le projet sera réalisé au sein du Laboratoire d'Optique et Biosciences de l'Ecole Polytechnique (Palaiseau) dans l'équipe de microscopies avancées. L'équipe d'accueil offre un environnement interdisciplinaire combinant optique, informatique et biologie. Le travail impliquera des interactions quotidiennes avec un groupe de ~3-4 personnes, au sein d'une équipe de microscopie de ~25 personnes, et des interactions avec les collaborateurs à l’institut de la Vision (Paris). L'Ecole Polytechnique est située dans la région de Paris-Saclay, et est facilement accessible par transport depuis Paris. Plus d'informations disponibles sur https://www.ip-paris.fr. Le candidat rejoindra l'école doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris, dans le domaine de la physique.

Contraintes et risques

Utilisation de lasers femtoseconde.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € 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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