La biologie du développement vise à mieux comprendre la morphogenèse. Les études par imagerie représentent donc une méthode de choix. Désormais, les techniques de microscopie permettent d'acquérir des séquences temporelles d'images 3D avec une résolution spatio-temporelle suffisante pour suivre le développement d'un embryon ou d'un organe à l'échelle subcellulaire [1]. Alors que chaque image fixe permet d'individualiser chaque cellule, l'étude des séries temporelles peut permettre d'extraire la lignée cellulaire et donc de suivre une cellule au cours du développement et de reconnaître la division cellulaire.

L'acquisition de séries 3D+t permet d'obtenir d'énormes quantités de données. Il est évident que l'analyse manuelle d'un tel nombre d'images n'est pas possible et des outils d'analyse d'images sophistiqués ont été développés ces dernières années dans ce but particulier [2]. Une première étude [3] a déjà permis de segmenter les cellules et de les suivre dans le temps, chaque acquisition étant composée de plus d'une centaine d'images 3D. Cette approche a été adaptée avec succès à des séries temporelles d'images d'embryons d'oursins [4] dans le cadre d'une recherche conjointe entre l'équipe de Morpheme et l'équipe de Rauzi qui a abouti à la segmentation de plusieurs acquisitions microscopiques 3D+t d'embryons d'oursins en développement. Cela a permis une morphométrie quantifiée des cellules de l'embryon tout au long de l'acquisition. Ces résultats donnent accès à une analyse morphométrique détaillée de la forme des cellules individuelles.

Nous nous intéressons à la phase de gastrulation de l'embryon d'oursin. Durant cette phase, une cavité apparaît, ce qui implique des contraintes mécaniques au niveau cellulaire. Ces contraintes sont également à l'origine d'une évolution spécifique de la forme des cellules. Le but de cette thèse est d'identifier les modifications morphologiques et topologiques 3D au niveau cellulaire qui sont corrélées à la gastrulation. Plus précisément, l'évolution de la forme des cellules en 3D sera caractérisée au niveau individuel et la population de cellules présentant une évolution similaire, que ce soit au sein d'un seul embryon ou au sein d'une population d'embryons, sera analysée plus en détail afin de caractériser un comportement global. Dans un premier temps, les cellules dites "bouteilles", où le rapport entre les surfaces basales et apicales évolue rapidement, seront étudiées, ainsi que l'intercalation cellulaire. Des techniques de classification/regroupement permettront de caractériser des sous-populations de cellules dans les embryons en développement.

Pré-requis :

1. Master en informatique ou en mathématiques appliquées (avec intérêt pour la biologie) ou en bio-informatique (avec intérêt pour l'informatique).
2. Connaissances en traitement d'images, de préférence en 3D
3. Compétences informatiques : programmation (python), traitement d'images/bibliothèques graphiques
4. Anglais écrit et parlé

Informations pratiques :

1. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre IBV (équipe de M. Rauzi) et Morpheme, une équipe mixte de recherche entre l'INRIA, le CNRS et l'Université de Nice Côte d'Azur.
2. Cette thèse est localisée à Sophia Antipolis (Côte d'Azur, France).
3. Salaire brut : 2100 euros/mois
4. Pour postuler, veuillez envoyer un curriculum vitae, les coordonnées de personnes de référence et une lettre de motivation :
   • Grégoire Malandain (Gregoire.Malandain@inria.fr)

Bibliographie
[1] PJ Keller, “Imaging Morphogenesis: Technological Advances and Biological Insights,” Science, vol. 340, no. 6137, pp. 1234168+, June 2013.
[2] R Fernandez, P Das, V Mirabet, E Moscardi, J Traas, JL Verdeil, G Malandain, and C Godin, “Imaging plant growth in 4-d: robust tissue reconstruction and lineaging at cell resolution,”Nat Meth, vol. 7, pp. 547–553, 2010.
[3] Guignard, L., Fiuza, U.-M., Leggio, B., Laussu, J., Faure, E., Michelin, G., Biasuz, K., Hufnagel, L., Malandain, G., Godin, C., and Lemaire, P. (2020). Contact-area dependent cell communications and the morphological invariance of ascidian embryogenesis. Science, accepted for publication.
[4] Moullet, A. (2020) “Automated segmentation of sea urchin embryos”, Ms thesis.