'RAMIS' sélection de molécules innovantes inhibant la division cellulaire

Logiciel pour la sélection de molécules innovantes inhibant la division cellulaire

But du projet

Imagerie multi-paramétrique à haute résolution pour la caractérisation et la sélection de molécules et/ou de cibles protéiques innovantes agissant sur la division cellulaire.

Contexte

Au cours de ces dernières années, des stratégies de criblage de molécules basées sur la recherche d'un effet pharmacologique au niveau cellulaire, plutôt que moléculaire, ont pris un nouvel essor grâce au concept de criblage phénotypique à haut contenu (HCS).

Ce type de criblage permet de sélectionner directement des molécules capables de pénétrer les cellules et d'induire un changement phénotypique cellulaire d'intérêt. Il s'appuie sur l'utilisation combinée :

  • Du marquage de protéines spécifiques présentes dans les cellules (GFP ou anticorps fluorescents) ;

  • De l'imagerie microscopique automatisée ;

  • De l'analyse d'images.

L'analyse de changements phénotypiques complexes, combinant plusieurs marqueurs, plusieurs paramètres calculés à partir de ces différents marqueurs et plusieurs conditions de traitement, offre la possibilité de générer un phénotype et/ou des profils phénotypiques caractéristiques de l'effet pharmacologique d'une molécule donnée. La comparaison de profils phénotypiques peut alors permettre de sélectionner des molécules au mécanisme d'action original et/ou agissant sur des cibles innovantes. Pour être performants, les criblages phénotypiques nécessitent la mise en place de solutions technologiques adaptées à la détection, la quantification et l'analyse des changements observés.

Objectifs

L'objectif du projet RAMIS est de développer une stratégie innovante de criblage basée sur l'imagerie haute résolution pour la caractérisation phénotypique de nouvelles molécules et de nouvelles cibles interférant avec la division cellulaire de cellules cancéreuses humaines, en particulier avec la mitose.


Le projet comprend deux axes bien distincts mais complémentaires :

  • La constitution d'une base de données d'images à haut contenu d'information représentative de phénotypes induits par des traitements de référence (molécules, ARN interférent). Les images sont acquises avec une plate-forme de microscopie à fluorescence automatisée, à partir de cellules multi-marquées (ADN, microtubules, centrosomes, autre protéine). Dans un premier temps, ces images sont annotées manuellement par des experts afin de catégoriser chaque cellule et de formaliser la connaissance par apprentissage ;

  • Le développement d'un logiciel, appelé RAMIS (Rock, Module d'Analyse et Interface pour le Screening), capable d'analyser ces images au niveau des cellules individuelles et de la population de cellules, et capable de générer et comparer des profils phénotypiques caractéristiques des traitements appliqués. Ce logiciel basé sur le dialogue homme-machine est organisé autour :

    (a) d'un moteur de consensus formalisant les connaissances de biologistes experts,

    (b) de bases de phénotypes / profils phénotypiques,

    (c) d'un moteur de recherche et de comparaison pour permettre l'identification et la caractérisation de traitements originaux.

RAMIS : Constitution de la base d'images

Constitution de la base d'images

RAMIS : Identification automatique de nouveaux phénotypes

Identification automatique de nouveaux phénotypes

RAMIS : Pile d'images

Pile d'images

RAMIS : Résultat de la projection de la pile d'images

Résultat de la projection de la pile d'images
(Projection Toolkit)

Le logiciel RAMIS donnera un avantage compétitif à ses utilisateurs en permettant l'identification de molécules et/ou cibles originales. Son utilisation sera très intuitive et la base de données images pourra être enrichie par les utilisateurs. Le logiciel développé au cours du projet sera commercialisé par la société ADCIS.

Les partenaires du projet et leurs rôles

L'Institut de Recherche Pierre Fabre (IRPF), en charge de toutes les activités de recherche et développement des Laboratoires Pierre Fabre, qui apporte son expertise dans la découverte d'agents anticancéreux et dans les domaines de l'onco-pharmacologie, ainsi que ses compétences en matière d'acquisition d'images, de microscopie et de développement logiciel.

Le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), établissement de recherche public, qui apporte ses connaissances dans le domaine de la biologie cellulaire fondamentale et, en particulier, un haut degré d'expertise de la division cellulaire et des phénotypes associés.

ARMINES, association de recherche de Mines ParisTech, qui apporte son savoir-faire en analyse d'images pour développer des méthodes de description quantitative des cellules, son expérience en statistique, apprentissage et modélisation de systèmes biologiques pour la classification de phénotypes.

La société ADCIS qui apporte ses compétences dans le développement de logiciels innovants et performants basés sur des techniques d'imagerie. La contribution d'ADCIS comprend le développement de l'environnement du logiciel RAMIS et de l'interface utilisateur, la conception de la base de données images, la réalisation de l'interface d'annotation qui permettra de formaliser la connaissance de biologistes experts et l'intégration des différents algorithmes de traitement d'images et de classification développés par les partenaires scientifiques.

Financement

Le projet RAMIS a été labellisé le 20 avril 2007 par le Pôle de Compétitivité Cancer-Bio-Santé de la Région Midi-Pyrénées et financé sous forme de convention FCE par la Direction Générale des Entreprises.
Les travaux ont débuté le 1er octobre 2007.

Pôle Cancer-Bio-Santé

Coordonnées des partenaires du projet

Institut de Recherche Pierre Fabre

UMR2587 CNRS-Pierre Fabre, CRP
3 Rue des Satellites
31400 Toulouse
France

+33 (0)5 34 32 14 00

+33 (0)5 34 32 13 50

www.pierre-fabre.com

ARMINES

Centre de Morphologie Mathématique et Centre de BioInformatique
60 Boulevard Saint Michel
75272 Paris Cedex 06 - France

+33 (0)1 64 69 47 06

+33 (0)1 64 69 47 05

cmm.ensmp.fr

CNRS

UMR2587 CNRS-Pierre Fabre
3 Rue des Satellites
31400 Toulouse
France

+33 (0)5 34 32 14 00

+33 (0)5 34 32 13 50

www.cnrs.fr/midi-pyrenees

ADCIS

3 rue Martin Luther King
14280 Saint-Contest
France

+33 (0)2 31 06 23 00

+33 (0)2 31 06 23 09

www.adcis.net