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Analyse d'images médicales : aide au diagnostic de certaines dyskinésies ciliaires

Personnes impliquées : Michel Couprie, Estelle Escudier (Hôpitaux de Paris, INSERM). Etudiants associés : Qosai Kanafani (stagiaire de DEA de l'UMLV), Laurent Labatte (étudiant ESIEE).


Cette étude nous été proposée par le Dr. Estelle Escudier, qui travaille au service d'histologie de l'hôpital de la Pitié-Salpêtrière (Paris) et à l'INSERM ; elle se poursuit actuellement dans le cadre d'un projet INSERM/AFM/MR de recherche sur les maladies rares. Plus précisément, nous sommes associés à un projet pluridisciplinaire sur ``Les Diskinésies ciliaires primitives : prises en charge cliniques, diagnostic morphologique et génétique moléculaire'', auquel participent des équipes de l'INSERM (U468) et des hôpitaux Henri Mondor (Créteil), Pitié Salpêtrière et Armand Trousseau (Paris).

Certaines cellules sont pourvues d'un long cil (ou flagelle) qui est responsable de leur mobilité. Cette image (Fig. 17(a)), obtenue par micrographie électronique, montre une coupe transversale d'un cil. Les médecins et biologistes ont montré que la mobilité du cil est lié à la présence de structures moléculaires appelées bras dynéiques. On distingue les bras externes (1) et les bras internes (2), qui sont ``accrochés'' à des structures formant un ``8'' : il s'agit, vues en coupe, de paires de cylindres appelés microtubules (3). Pour aider à la détection de ces bras, on peut profiter de la symétrie de la cellule pour superposer et moyenner les parties analogues de l'image et ainsi renforcer le rapport signal/bruit.

La première étape de l'analyse consiste à repérer les positions des centres des microtubules. Nous avons mis au point plusieurs méthodes pour résoudre ce problème, le but recherché étant la robustesse : en effet, parmi les centaines d'images que nous avons traitées, on a pu constater une grande variabilité des formes et des paramètres quantitatifs (taille, luminosité, contraste...). Grâce aux positions obtenues, il est possible d'identifier les paramètres de transformations affines linéaires (à peu de chose près, des rotations) permettant de superposer les microtubules. L'image obtenue (Fig. 17(b)) est beaucoup plus lisible que l'image originale, car les bras dynéiques sont bien localisés par rapport aux microtubules et se renforcent, alors que le bruit ne l'est pas et se trouve donc atténué par le moyennage. Ce résultat peut être visuellement exploité par des experts, en vue de diagnostiquer une classe de maladies génétiques, les dyskinésies ciliaires primitives, dont un des symptômes est une atrophie partielle ou totale des bras dynéiques.

(a) (b)


Figure 17: (a): coupe transversale d'un cil, (b): résultat du traitement.