Quantification des dynamiques cellulaires par analyse de données de vidéo-microscopie 3D+t

par Victor Racine

Thèse de doctorat en Biophysique

Sous la direction de Bruno Goud.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .


  • Résumé

    Cette thèse présente des méthodes d’analyse d’images numériques issues de la microscopie de fluorescente pour la biologie cellulaire. Elle s’intéresse essentiellement à la localisation et au suivi des complexes multimoléculaires dans les données multidimensionnelles (2D, 2D+t, 3D et 3D+t). Une première partie du travail est dédiée à l’extraction et la caractérisation de structures biologiques dans les images en utilisant des techniques de segmentation basées sur la décomposition en ondelettes. Plusieurs études biologiques réalisées en collaboration avec différentes équipes de recherche et exploitant directement ces outils sont présentées, comme par exemple l’étude de la morphométrie des organelles des cellules contraintes sur des micro-patterns et le travail sur la localisation de la protéine mid1p dans la levure. Dans une deuxième partie, il est présenté une méthode permettant de suivre dans le temps des molécules uniques ou des complexes multi moléculaires marqués. Elle permet la mise en correspondance des objets segmentés par minimisation des coûts d’association en utilisant la technique de recuit simulé. Cette méthode est bien adaptée à nombre de situations rencontrées en biologie cellulaire, car elle modélise de multiples comportements tels que l’apparition, la disparition ou la fusion et la dissociation. Une application au suivi de molécules uniques (ADN mono disperse 166kpb) est présentée dans le but d’étudier les variations de leur coefficient de diffusion. La troisième partie de cette thèse décrit un ensemble d’analyses appliquées à la caractérisation spatiale et temporelle des intermédiaires de transport du trafic membranaire marqués par les protéines chimériques GFP-Rab6A et GFP-Rab6A’. Plusieurs approches complémentaires sont exposées dans le but d’extraire un maximum d’informations quantitatives et de tenter une description des mécanismes biologiques sous-jacents.

  • Titre traduit

    Quantification of cellular dynamics using analysis of 3D+ data acquired with video-microscopest


  • Résumé

    This thesis presents several approaches aiming to analyze fluorescence microscopy images in the field of cell biology. It is essentially focused on techniques for localization and tracking of multimolecular complexes in multidimensional data (2D, 2D+t, 3D and 3D+t). The first part of this work is dedicated to the extraction and characterization of fluorescent biological structures using wavelet based segmentation. Various biological studies performed in collaboration with various research groups are detailed, such as a study about morphometric analysis of organelles of cell constrained by micro patterns or the localization of the mid1p protein in yeasts. In a second part, a tracking algorithm of labeled molecular structures is presented. It is based on the linking over time of segmented objects by minimizing the association costs by a simulated annealing technique. This method is particularly well adapted in a lot of biological situations, because it allows modeling of many events like birth, death, fusion and fission. A single molecule (mono-disperse DNA 166kbp) dynamics analysis has been made using this tracking technique in order to extract the variations of the molecular diffusion coefficient. The third part describes a set of analyzes with the goal to study the spatial and temporal localization of transport intermediates involved in the membrane trafficking tagged by chimerical GFP-Rab6A and GFP-Rab6A’ proteins. Several complementary approaches are used to extract quantitative information and to describe the underneath biological processes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( [250] f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 109-114

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2006 480
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