Inferring cell-cell interactions from quantitative analysis of microscopy images ; Inférence des interactions cellule-cellule à partir de l’analyse quantitative d'images de microscopie

Les systèmes biologiques sont bien plus que la somme de leurs constituants. En effet, ils sont souvent caractérisés par des comportements macroscopiques complexes résultant de boucles d'interactions et de rétroactions. Par exemple, la régulation et le rejet éventuel des tumeurs par le système immunitaire est le résultat de multiples réseaux de régulation, influençant à la fois le comportement des cellules cancéreuses et immunitaires. Pour simuler ces effets complexes in-vitro, j'ai conçu une puce microfluidique permettant de confronter des sphéroïdes de mélanome à de multiples cellules T et d'observer les interactions qui en résultent avec une haute résolution spatio-temporelle et sur de longues périodes de temps. En utilisant de l'analyse d'images avancée, combinée à des modèles mathématiques, je démontre qu'une boucle de rétroaction positive conduit l'accumulation de cellules T sur la tumeur, ayant pour conséquence une fragmentation accrue des sphéroïdes. Cette étude met en lumière l'initiation de la réponse immunitaire à l'échelle de la cellule unique : elle montre que même le tout premier contact entre une cellule T et un sphéroïde tumoral augmente la probabilité que la cellule T suivante arrive sur la tumeur. Elle montre également qu'il est possible de récapituler des comportements antagonistes complexes in-vitro, ce qui ouvre la voie à l'élaboration de protocoles plus sophistiqués, impliquant par exemple un micro-environnement tumoral plus complexe.De nombreux processus biologiques sont le résultat d'interactions entre de multiples types de cellules, en particulier au cours du développement. Le foie fœtal est le lieu de la maturation et de l'expansion du système hématopoïétique, mais on sait peu de choses sur sa structure et son organisation. De nouveaux protocoles expérimentaux ont été récemment mis au point pour imager cet organe et j'ai développé des outils pour interpréter et quantifier ces données, permettant la construction d'un "réseau jumeau" de chaque foie fœtal. Cette méthode permet de combiner ...