CRAN - Campus Sciences
BP 70239 - 54506 VANDOEUVRE Cedex
Tél : +33 (0)3 72 74 52 90 Fax : +33 (0)3 72 74 53 08
cran-secretariat@univ-lorraine.fr
 
 
Logiciels Visualisation de données issues de microscopie à force atomique
Département : Santé – Biologie – Signal.
Responsable scientifique : Charles SOUSSEN, David BRIE.
Responsable technique : Rémi PANNEQUIN.

Objectifs scientifiques :

Le microscope à force atomique (AFM pour atomic force microscope) est un dispositif permettant fournir une cartographie de la surface d'un échantillon (topographie et propriétés nano-mécaniques). La modalité« force-volume » consiste à mesurer des courbes de forces, acquises sur une grille spatiale au moyen d'une sonde locale, assimilable à une pointe effilée. Les images force-volume obtenues sont 3D (deux dimensions spatiales correspondant à la surface de l'échantillon, et une dimension « verticale » correspondant à la distance pointe-échantillon), et peuvent être vues comme une famille de signaux enregistrés sur une grille spatiale.
Ce mode d'observation permet de travailler dans des environnements particuliers tels que les milieux sous vide, liquides ou ambiants, ce qui rend par exemple possible l'étude de bactéries ou de cellules vivantes. Ces dernières années, la microscopie AFM est devenue une technologie de choix pour comprendre et analyser les propriétés de cellules cancéreuses.
Concrètement, l'interaction entre la pointe AFM (sonde) dans les phases d'approche ou de retrait (pour une position spatiale donnée) conduit à acquérir une courbe de force, correspondant à la déviation du levier sur lequel la pointe est fixée. Dans ces courbes d'approche ou de retrait peuvent être distinguées des parties correspondant à divers types d'interaction (attraction ou répulsion électrostatique, déformation mécanique, attraction correspondant à l'arrachement progressif d'un polymère, etc.). Pour chacune de ces interactions, des modèles physiques permettent d'extraire des grandeurs mécaniques (pression de turgescence, constante de raideur, etc. . . ) caractéristiques de l'échantillon au point considéré.
En chaque position spatiale, il faut donc segmenter la courbe d'approche et de retrait, pour déterminer en particulier le point de contact, puis appliquer une méthode de régression correspondant au modèle physique correspondant.

Description :

Le logiciel, développé en utilisant Matlab, de 2011 à 2013, comporte :
– un ensemble d'algorithmes de segmentation et d'ajustement des modèles physiques permettant le traitement en masse des données,
– des modules d'importation relatifs aux formats particuliers utilisés par divers constructeurs de microscopes, et d'exportation dans des formats neutres,
– une interface graphique permettant la visualisation interactive des données de microscopie (signaux et images), des réglages de paramètres liés au traitement du signal, et de leurs résultats, affichés sous forme d'images

FIGURE 48 – La fenêtre principale
 
FIGURE 49 – L'interface de visualisation des courbes de force