Rapport d'activité 2018

A. Faits marquants

Labellisation nationale en Infrastructure Scientifique Collective (ISC) de la plate-forme APEX par l'Inra en 2018.
Ce processus de labellisation des dispositifs collectifs s'inscrit dans la mise en place de la feuille de route nationale et européenne des infrastructures de recherche de l'Inra et a pour finalité de fournir à l'établissement un plan de cohérence nationale de ses dispositifs collectifs. L'objectif général est d'identifier les infrastructures stratégiques de l'Inra, modernes, reconnues et attractives. Cette reconnaissance d'APEX en ISC constitue un élément majeur dans son déploiement dans la mesure où elle va s'accompagner d'un soutien accru au niveau central en matière de fonctionnement, d'équipements et de moyens humains. En cela, APEX au même titre que les autres ISC va bénéficier d'un accès privilégié à toutes les ressources que l'Inra peut affecter. De plus, cette 1ère labellisation offre la possibilité à APEX d'intégrer une Infrastructure de Recherche (IR) distribuée avec une ambition de positionnement européen.
Organisation de la 1ère conférence biennale internationale du Centre d'Excellence Nikon Nantes (CENN) dédiée à la microscopie de pointe, qui s'est tenue à Nantes le 13 juin 2018.
Le CENN est le fruit d'un partenariat public-privé unique entre la société Nikon, la plate-forme MicroPICell de l'UMRS 3556 INSERM/CNRS de l'Université de Nantes et la plate-forme APEX de l'UMR 703 PAnTher INRA/Oniris. Cet évènement scientifique, dont le thème était la microscopie de super-résolution pour la biologie, a réuni des chercheurs de renommée mondiale et des experts en microscopie SIM / PALM / STORM. Dans l'objectif de créer une identité forte et spécifique pour cet événement, le lieu choisi a été le Musée d'Arts de Nantes qui a permis d'apporter une dimension "artistique" avec un regard croisé Art et Science.
Non renseigné
Participation de deux ingénieurs de la plate-forme APEX au congrès international de microscopie IMC19 du 09 au 14 septembre 2018 à Sydney avec deux communications sélectionnées sur les activités R&D développées par la plate-forme. Une communication orale sur le suivi cellulaire en microscopie multiphotonique et un mini-oral associé à un poster sur la transparisation des organes.

Equipement, technologies, projets

Nouveaux équipements acquis en 2018 :

- Scanner de lames Axioscan Zeiss : cet équipement est capable de numériser en haute résolution les préparations histologiques observées en microscopie à fond clair et en fluorescence et de créer des lames virtuelles de qualité supérieure de façon fiable et reproductible. Il est l'outil idéal pour conserver les données dans le temps et rend possible un flux de travail automatisé en termes d'acquisition et d'analyse d'images. Il sera utilisé pour organiser le classement des images et leur rangement avec leurs métadonnées, une traçabilité des images indispensable à la démarche qualité développée sur l'UMR. Les lames virtuelles sont également un outil exceptionnel pour visualiser depuis n'importe quel endroit les images de microscopie avec des collaborateurs distants et pour partager les observations réalisées de manière didactique. Cet équipement permettra d'organiser des échanges efficaces d'information avec les collaborateurs académiques ou privés de la plate-forme en évitant les envois de lames qui ne sont pas toujours possibles (échantillons à risque) ou les déplacements de personnes qui peuvent suivant les circonstances être difficiles et coûteux entraînant un ralentissement des avancées d'un projet.
Non renseigné
- Module haute résolution Airyscan Zeiss : il permet d'atteindre une résolution proche de 140 nm pour analyser le tissu à l'échelle des organites dont la morphologie, le nombre ou la distribution cytoplasmique peuvent être associés à une maladie. Les données générées viendront renforcer l'expertise de la plate-forme en phénotypage tissulaire. Ce module sera également très utile pour la détection de micro-organismes difficiles à observer en microscope confocale conventionnelle.

Nouveaux projets en cours en 2018
Projets académiques (17) :
- S. Chevallier, GEPEA, Oniris, Nantes : Exploration d'un produit alimentaire en microscopie multiphotonique, imagerie des grains d'amidon natifs dans le produit de cuisson à partir des signaux de seconde harmonique (SHG) et topographie du produit via les signaux de troisième harmonique (THG)
- JC. Bambou, URZ, Inra, Petit-Bourg (Guadeloupe) : Identification de facteurs de résistance à l'infestation par un nématode de la caillette chez la chèvre créole
- P. Bougnères, Hôpital Bicêtre, endocrinologie pédiatrique, Paris : Evaluation préclinique d'un vecteur de thérapie génique contre l'adrenoleucodystrophie
- C. Le Guiner, U1089, Inserm, Nantes : Evaluation d'une approche de thérapie génique contre l'atteinte cardiaque associée à la dystrophie musculaire de Duchenne
- O. Bourry, Anses, Unité de Virologie Immunologie Porcine, Ploufragan : Interactions entre des vaccins vivants et une préinfection virale
- I. Anegon, UMR1064, Inserm, CRTI, Nantes : Etude d'un modèle de réaction du greffon contre l'hôte
- E. Perrin, BIA, Inra, Nantes : Analyse de coupe d'intestin au scanner de lames
- F. Guillon, BIA, Inra, Equipe PVPP, Nantes : Microdissection laser sur coupes de grain de blé
- C. Le Guiner, U1089, Inserm, Nantes : Comparaison de l'efficacité de différents vecteurs viraux de thérapie génique modifiés chimiquement
- S. Calvez, UMR1300 BioEpar, Oniris, Nantes : Observation des flagelles de Yersinia ruckeri en microscopie confocale, analyses morphométriques
- E. Marangoni, Institut Curie, Translational Research Department, Paris : Suivi histologique de modèles murins de xénogreffes dérivées de patients (PDX)
- J. Cachot, Université de Bordeaux UMR 5805 EPOC : Evaluation de la toxicité de microparticules de plastique chez la Sole
- P. Gourlay, CVFSE, Oniris, Nantes : Exploration de plumes d'oiseau en microscopie multiphotonique, tests de faisabilité sur l'imagerie des barbules par les signaux de troisième harmonique
- N. Bertho, BioEpar, Equipe PIPAE, Inra Oniris, Nantes : Etude en microscope confocale de la propagation virale et identification des cibles cellulaires des virus de l'influenza, du SDRP et de la maladie d'Aujeszky sur tranches pulmonaires infectées.
- M. Federighi, INRA Oniris, Secalim, C. Belloncle, ESB, Nantes : Détection de bactérie sur le bois destiné à la construction, mise au point de marquages fluorescents et imagerie par microscopie confocale spectrale
- P. Roques, CEA SIV, Paris : Lésions articulaires associées à une infection par le virus du Chikungunya
- S. Bosch, Inra UMR 0707, IECM, Nantes : Imagerie en microscopie confocale de microvésicules fluorescentes injectées ex vivo dans le ganglion murin

Projets avec des entreprises :
- F. Schmidt, Zeiss, Paris, partenariat industriel : Microscopie corrélative scanner de lames
- M. Monthus, Généthon : Evaluation préclinique d'un vecteur de thérapie génique
- X. Delaeger, CEVA Santé Animale : Mise au point d'une méthode de prélèvement de l'organe voméro-nasal chez le Chien
- V. Gasiunas, Cabinet Vétérinaire : Suivi de la vitesse de repousse nerveuse chez un modèle chirurgical porcin

Nouvelles technologies (celles développées ou en cours de développement sur la plate-forme ET celles acquises par la plate-forme) :

Techniques en cours de développement :
- Microscopie Super-résolution STORM/AiryScan
La technique de microscopie STORM nécessite un grand nombre de mises au point avant de pouvoir la mettre à disposition des utilisateurs de la plate-forme. Des développements en interne sont en cours avec notamment un projet visant à renseigner le niveau d'activation du macrophage sur la base d'une cartographie des récepteurs membranaires rendu possible avec le STORM avec une précision de l'ordre de quelques dizaines de µm. Ce type de développement consiste en l'optimisation de la préparation des échantillons, des méthodes de fixation, tampon, choix des sondes et optimisation des protocoles d'acquisition des images, analyse des données.
La plate-forme souhaite également réaliser des développements pour imager le tissu en haute résolution afin de renforcer ses activités de phénotypage tissulaire en accédant à des informations à l'échelle subcellulaire. Pour répondre à ces besoins, APEX a récemment fait l'acquisition d'un module AiryScan. Les premiers essais se sont montrés très concluants notamment sur l'analyse de la jonction neuromusculaire dans un contexte pathologique. Des développements sont nécessaires pour optimiser les acquisitions en fonction des sondes et des structures observées.
- Analyse des lames virtuelles
La plate-forme APEX a fait l'acquisition d'un scanner de lames en 2018. La mise en marche de cet équipement a nécessité le développement de protocoles d'acquisition en fluorescence et lumière blanche. Compte tenu de la taille élevée des images générées, la manipulation de ces dernières devra être facilitée par l'installation d'un serveur qui permettra le stockage, la visualisation et le partage de ces images entre plusieurs utilisateurs.
L'ouverture et le traitement des images nécessitent des solutions informatiques, la mise en place de techniques d'analyse d'images, l'écriture de macro sous image j, l'application du machine learning sous Qpath ou d'autres logiciels.
L'acquisition multimodale en fluorescence et lumière blanche est essentielle pour associer les données sur le phénotypage tissulaire obtenues à partir des multimarquages fluorescents et les données histopathologiques analysées à partir des coupes histologiques colorées. Des développements sont réalisés pour automatiser le recalage des images sériées.
Non renseigné
Techniques acquises par plate-forme :
- Clarification d'échantillon par la méthode RapiClear
La plate-forme APEX développe depuis deux ans des techniques de transparisation. Elle s'est particulièrement intéressée aux techniques de transparisation qui permettent de préserver la fluorescence endogène des échantillons et les signaux de génération de seconde harmonique comme les techniques d'immersion passive au TDE et/ou RapiClear. Des protocoles de transparisation ont été définis ainsi que des protocoles d'acquisition des images grâce à l'utilisation d'objectifs à longue distance et de scanner rapide à haute définition installés sur le microscope biphotonique.
- Scanner de lames fluorescence/lumière blanche
L'acquisition de lames virtuelles en fluorescence et en lumière blanche est une technique acquise par la plate-forme.
- Détection de bactéries fluorescentes sur le bois en microscopie confocale spectrale
Une note technique a été publiée sur la détection de bactérie sur le bois grâce à la déconvolution spectrale. Cette technique est proposée aux utilisateurs de la plate-forme.
- Caractérisation de produits agro-alimentaires non marqués à partir des signaux THG/SHG générés en microscopie multiphotonique
La plate-forme a développé de nouvelles compétences pour caractériser des produits végétaux à partir de la génération des signaux harmoniques.

Prestations offertes par la plate-forme

Spécificité(s) scientifique(s) (systèmes biologiques analysés, méthodes) :
APEX propose une offre intégrée dans le phénotypage de tissus d'origine animale grâce à une double expertise en anatomie pathologique vétérinaire et en bio-imagerie à fluorescence.
Elle associe les compétences et le savoir-faire de pathologistes vétérinaires, certifiés par le diplôme européen des Pathologistes Vétérinaires habilités notamment à délivrer des études toxicopathologiques réglementaires, à ceux d'une ingénieure R&D experte en bio-imagerie à fluorescence, et auxquels s'adossent deux ingénieurs spécialistes de l'exploration tissulaire en microscopie et hybridation in situ.
L'expertise d'APEX s'applique à tous tissus sains ou lésionnels d'une large gamme d'espèces animales modèles (macaque, chien, porc, chèvre, rongeurs, lapin, volaille, poisson, insectes).
Sur ces systèmes biologiques, l'expertise proposée par APEX s'appuie sur des méthodes d'histotechnologie/histomorphométrie, de microscopie en lumière blanche/fluorescence, et de microscopie confocale spectrale, super-résolution et microscopie biphotonique.
Spécificité scientifique :
1- Expertise en pathologie vétérinaire
- Valider et caractériser des modèles animaux afin de démontrer leur pertinence par rapport aux maladies animales et humaines
- Caractériser et quantifier le pouvoir pathogène d'un agent afin de mieux comprendre la physiopathogénie d'une affection chez des espèces animales cibles ou modèles
- Réaliser les études toxicopathologiques réglementaires préalables à toute demande d'autorisation d'essai clinique afin de confirmer l'innocuité de molécules thérapeutiques innovantes
- Evaluer l'impact des contaminants environnementaux sur la physiologie des espèces animales sentinelles ou modèles
- Soutenir les partenaires de recherche (par exemple : diagnostic de cas de mortalité/morbidité spontanées dans les animaleries expérimentales, aide à l'interprétation lésionnelle, ...).
2- Expertise en bio-imagerie à fluorescence :
- Phénotypage tissulaire et cellulaire : identification de tissus et cellules cibles par multimarquage en fluorescence (par exemple : phénotypage de cellules inflammatoires, de cellules en cours de différenciation, colocalisation). La technologie de déconvolution spectrale en microscopie confocale est un outil performant que nous utilisons pour discriminer la fluorescence parasite endogène ou artéfactuelle et/ou réaliser l'observation de multiples marquages (10 sondes différentes). Les détecteurs (34 détecteurs GaAsps) présents sur notre système permettent une détection hautement sensible. La microscopie biphotonique est un outil puissant pour le phénotypage de tissus et les cellules vivantes. L'imagerie fonctionnelle permet à la fois de localiser et de mesurer les dynamiques de molécules d'intérêt dans les cellules, tissus ou organismes vivants.
- Suivi cellulaire et tissulaire d'agents exogènes : étude de la biodistribution, de la diffusion, du tropisme tissulaire et cellulaire de micro-organismes par exemple et de son réservoir présumé grâce à la combinaison de notre expertise en multimarquage et l'utilisation d'équipement hautement sensible en bio-imagerie à fluorescence. La spécificité des marquages est un challenge en biologie. La microscopie confocale spectrale est une technologie disponible sur APEX qui permet de discriminer la fluorescence naturelle de certains composés endogènes (pigments, myéline) ou artéfactuelle liée aux protocoles de fixation. La déconvolution spectrale permet d'augmenter le rapport signal sur bruit et de pour garantir la spécificité du signal.
- Etudes des interactions hôtes/pathogènes : elles représentent une part importante de nos activités de recherche au sein d'APEX, elles englobent l'évaluation des comportements infectieux des virus (CAEV, Chikungunya, Grippe), des bactéries (Coxiella burnetii) et d'autres micro-organismes.
- Suivi cellulaire : utilisation de nanoparticules pour le suivi cellulaire. La microscopie biphotonique est un outil adapté au suivi cellulaire in vivo. Nous avons développé une collaboration avec un physicien de l'Université de Genève qui développe des nanoparticules spécialement conçues pour le suivi in vivo en microscopie biphotonique et nous souhaitons développer une expertise dans l'imagerie de ces particules pour la microscopie intravitale.
- Exploration de la fibrose en microscopie biphotonique via la génération de signaux de seconde harmonique sur lame à congélation, paraffine et coupe vibratome.
- Exploration de la dynamique membranaire en microscopie TIRF : possibilité de suivre le mouvement de deux composés membranaires distinct via un double marquage dans le vert et le rouge.
- Histopathologie quantitative par déconvolution spectrale à développer avec la station multispectrale  Mantra.

Descriptif détaillé des prestations pour les utilisateurs :
La nature des prestations est détaillée sur la fiche de tarification en annexe 5 et consultable sur le site web de la plate-forme dans la rubrique "gamme de service".

Logiciels, autres outils existants mis à disposition :
NIS Element, Image j, Fiji, AMIRA (logiciel représentation 3D), Huygens (logiciel de déconvolution).

Existence d'un calcul des coûts pour les prestations : Oui

Le calcul des coûts est-il en coûts complets (salaires, consommables, environnement, amortissement du matériel) : Oui

Existence d'une tarification pour les prestations : Oui
6 niveaux de tarification, selon le donneur d'ordre : Tutelles et biogenouest, académiques autres, privés, selon la contractualisation (collaboration ou prestation)

 R&D effectuée par la plate-forme

Développement de technologie(s) en 2018 :
Microscopie Super-résolution STORM/AiryScan :
 La plateforme propose deux technologies en microscopie haute résolution.
(1)        La microscopie STORM acquise en 2017 avec une application validée en 2018 sur la cartographie à l'échelle nanométriques des récepteurs membranaires de macrophages activés/non activés.
(2)        La microscopie AIryScan acquise en 2018 pour imager le tissu en haute résolution (résolution X 1.7 par rapport à la microscopie optique conventionnelle). La plateforme a développé l'imagerie de la jonction neuro-musculaire avec le module AiryScan permettant de différencier les animaux malades des animaux sains grâce à la structure hautement résolue des jonctions.
Acquisition de lames virtuelles
La plate-forme APEX a fait l'acquisition d'un scanner de lames en 2018 permettant l'acquisition de lames virtuelles en fluorescence et en lumière blanche.
Optimisation d'acquisition en microscopie multiphotonique d''échantillons clarifiés
L'imagerie des échantillons clarifiés a été optimisée par l'utilisation d'objectifs à longue distance munis de bagues correctives pour les indices de réfractions et par la conception de supports adaptés.
Détection de bactéries fluorescentes sur le bois en microscopie confocale spectrale
Une note technique a été publiée sur la détection de bactérie sur le bois grâce à la déconvolution spectrale.
Caractérisation de produits agro-alimentaires non marqués à partir des signaux THG/SHG générés en microscopie multiphotonique
La plate-forme a développé de nouvelles approches pour caractériser des produits végétaux à partir de la génération des signaux harmoniques.

Elaboration de protocole(s) en 2018 :
-Elaboration de protocoles pour le suivi de l'internalisation de sondes dans la cellule en videomicroscopie
-Elaboration de protocoles de montage des échantillons transparisés en milieu TDE avec un contrôle de l'indice d'un réfraction par une mesure systématique de l'indice à l'aide d'un réfractomètre.
-Elaboration de protocoles pour l'imagerie en super-résolution STORM, validation de tampon et immunomarquages
-Elaboration de protocole pour l'imagerie en haute résolution AiryScan, imagerie 3D
-Elaboration de protocoles de montage pour l'imagerie multiphoton de produit agro-alimentaire
-Elaboration de protocoles pour l'imagerie de multimarquages fluorescents avec le scanner de lames

Amélioration de la capacité de production de la plate-forme en 2018 :
Acquisition de lames virtuelles

Liste de projets :

Projets avec des académiques : 17
 -       Exploration d'un produit alimentaire en microscopie multiphotonique (SHG, THG),  S. Chevallier, GEPEA, Oniris, Nantes
-        Facteurs de résistance à l'infestation par un nématode de la caillette chez la chèvre créole, JC Bambou, URZ, INRA, Petit-Bourg (Guadeloupe) :
-        Evaluation préclinique d'un vecteur de thérapie génique contre l'adrenoleucodystrophie,   P. Bougnères, Hôpital Bicêtre, endocrinologie pédiatrique, Paris :
-        Evaluation d'une approche de thérapie génique contre l'atteinte cardique associée à la dystrophie musculaire de Duchenne, C. Le Guiner, U1089, Inserm, Nantes :
-        Interactions entre des vaccins vivants et une préinfection virale, O. Bourry, ANSES, Unité de Virologie Immunologie Porcine, Ploufragan :
-         Etude d'un modèle de réaction du greffon contre l'hôte,  I. Anegon, UMR1064, Inserm, CRTI, Nantes :
-         Analyse de coupe d'instestin au scanner de lames,  E. Perrin, BIA, INRA, Nantes :
-         Microdissection laser sur coupes de grain de blé, F. Guillon, BIA, INRA, Equipe PVPP, Nantes
-         Comparaison de l'efficacité de différents vecteurs viraux de thérapie génique modifiés chimiquement,   C. Le Guiner, U1089, Inserm, Nantes
-         Caractérisation de bactérie fluorescente en microscopie confocale, S Calvez, UMR1300 BioEpar, Oniris, Nantes
-          Suivi histologique de modèles murins de xénogreffes dérivées de patients (PDX), E Marangoni, Institut Curie, Translational Research Department, Paris :
-          Toxicité de microparticules de plastique chez la Sole, J Cachot, Université de Bordeaux UMR 5805 EPOC
-          Exploration de plumes d'oiseau en microscopie multiphotonique, tests de faisabilité,  P Gourlay, CVFSE, Oniris, Nantes
-           Exploration de coupe de poumons en microscopie confocale, N Bertho, BioEpar, Equipe PIPAE, INRA Oniris, Nantes
-           Détection de bactérie sur le bois destiné à la construction, microscopie confocale spectrale, M Federighi INRA Oniris, Secalim, C. Belloncle, ESB, Nantes
-           Lésions articulaires associées à une infection par le virus du Chikungunya, P Roques, CEA SIV, Paris
-            Imagerie de microvésicules fluorescentes dans le ganglion murin en microscopie confocale spectrale, S Bosch, INRA UMR 0707, IECM, Nantes.
Projets avec des entreprises : 5
-           Partenariat industriel, microscopie corrélative scanner de lames, F Schmidt, Zeiss, Paris
-           Généthon, analyse intégrée, M Monthus, Paris
-          Description histopathologique,  D. Le Mault, Histalim,
-          Autopsie/prélèvement,  X. Delaeger, CEVA Santé Animale
-           V Gasiunas, Cabinet Vétérinaire, Histomorphométrie
Projets R&D propre à la plateforme : 2
- Super résolution : MacroStorm
- Transparisation : RapiClear

Publications parues en 2018 :

1. Auger, S., Henry, C., Longin, C., Suman, S., Lejal, N., Bertho, N., Larcher, T., Stankic, S., Vidic, J. (2018). Exploring multiple effects of Zn0.15Mg0.85O nanoparticles on Bacillus subtilis and macrophages. Scientific Reports, 8 (1). , DOI : 10.1038/s41598-018-30719-9
2. Babarit, C. (2018). Utilisation de sondes LNA pour la détection in situ de micro-ARNSs dans le muscle squelettique de chien dystrophique. Revue Française d'Histotechnologie, 30 (1), 93-106.
3. Berthault, C., Larcher, T., Härtle, S., Vautherot, J.-F., Trapp-Fragnet, L., Denesvre, C. (2018). Atrophy of primary lymphoid organs induced by Marek's disease virus during early infection is associated with increased apoptosis, inhibition of cell proliferation and a severe B-lymphopenia. Veterinary Research, 49 (1), 1-18. , DOI : 10.1186/s13567-018-0526-
4. Dubreil, L. (2018). Exploration des signaux harmoniques en microscopie multiphotonique pour le phénotypage du muscle et du système nerveux. Revue Française d'Histotechnologie, 30 (1), 73-84.
5. Dubreil, L. Aviat, F., Anthoine, V., Ismail, R., Rossero, A., Federighi, M. (2018). Confocal spectral microscopy-an innovative tool for tracking of pathogen agents on contaminated wooden surfaces. European Journal of Wood and Wood Products, 76 (3), 1083-1085. , DOI : 10.1007/s00107-018-1294-
6. Ledevin, M., L'Hostis, M., Larcher, T. (2018). Fixation et inclusion en paraffine de tissus d'abeille pour une observation histologique. Revue Française d'Histotechnologie, 30 (1), 17-30.
7. Pellerin, J., Alsaleh, A., Mermillod, P., Souza Fabjan, J. M., Rodolakis, A., Rousset, E., Dubreil, L., Bruyas, J., Roux, C., Fieni, F. (2018). Attachment of Coxiella burnetii to the zona pellucida of in vitro produced goat embryos. Theriogenology, 106, 259-264. , DOI : 10.1016/j.theriogenology.2017.10.033
8. Trapp, S., Soubieux, D., Lidove, A., Esnault, E., Lion, A., Guillory, V., Wacquiez, A., Kut, E., Quéré, P., Larcher, T., Ledevin, M., Nadan, V., Camus-Bouclainville, C., Marc, D. (Auteur de correspondance) (2018). Major contribution of the RNA-binding domain of NS1 in the pathogenicity and replication potential of an avian H7N1 influenza virus in chickens. Virology Journal, 15, 1-12. , DOI : 10.1186/s12985-018-0960-4