Sujet de thèse : co-conception de dispositifs de microscopie holographique pour la détection et la caractérisation microbiologique rapide de pathogènes, CNRS, Laboratoire Hubert Curien Saint-Étienne (42)

Réf ABG-96639, Sujet de Thèse, Contrat doctoral

Laboratoire Hubert Curien UMR CNRS 5516

Lieu de travail : Saint Etienne – Auvergne-Rhône-Alpes – France

Intitulé du sujet : co-conception de dispositifs de microscopie holographique pour la détection et la caractérisation microbiologique rapide de pathogènes

Champs scientifiques

• Sciences de l’ingénieur
• Informatique
• Physique

Mots clés : image, optique, microscopie, reconstruction, traitement d’image numerique, co-conception, problemes inverses

Description du sujet

La microscopie optique traditionnelle, avec colorations des échantillons, reste une méthode de référence dans le diagnostique médical, comme dans le cas de l’analyse de Gram des bactéries, par exemple. Toutefois, ces méthodes requièrent les compétences d’un microbiologiste expert. Or, les méthodes d’analyse biologiques demandent de plus en plus de caractérisations automatiques, rapides et simples pour permettre des analyses à haut débit de grandes quantités de données. Parallèlement, les méthodes de microscopie optiques, tout comme les méthodes de traitement d’image se sont considérablement développées et enrichies depuis plusieurs décennies permettant des avancées en recherche biomédicale.

Dans ce contexte, les approches d’imagerie holographiques (bas coûts et automatisables) sont compatibles avec l’extraction rapide d’information sur des échantillons in vivo et ainsi capables d’analyser l’évolution temporelle d’échantillons dont le milieu d’immersion serait modifié, par exemple, par des antibiotiques. Le challenge sera ici principalement de co-concevoir et optimiser un dispositif d’imagerie et des algorithmes permettant un suivi d’échantillons biologiques en amplitude et en phase et en temps réel. Pour cela, on exploitera la complémentarité des informations contenues dans des séquences d’hologrammes temporelles et multi-longueur d’ondes.

À partir de ressources déjà développées au laboratoire (matérielles et numériques) et en se basant sur notre expérience et nos collaborations actuelles avec les biologistes, ce travail va nécessiter l’optimisation du montage conjointement aux reconstructions numériques. Une attention particulière sera portée sur les autocalibrations ou corrections de modèle pour améliorer la métrologie et la robustesse de nos approches numériques. Enfin, des approches de Deep Learning seront mises en œuvre pour l’analyse et la classification de données.

Prise de fonction : 01/10/2021

Nature du financement : contrat doctoral

Précisions sur le financement

Présentation établissement et labo d’accueil

Laboratoire Hubert Curien (UMR CNRS 5516, IOGS, Saint-Etienne).

Cette thèse est financée par l’Ecole Doctorale Sciences Ingénierie Santé (EDSIS). Elle entre dans le cadre du LABEX PRIMES (Physique, Radiobiologie, Imagerie Médicale et Simulation). L’équipe d’accueil collabore sur ce sujet de recherche avec l’IRT (Institut de recherche et Technologique) BIOASTER (Lyon), le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique LMFA (Ecole Centrale de Lyon), l’entreprise bioMérieux. Tous ces collaborateurs ont des domaines d’expertises très complémentaires qui enrichiront la thèse.

Pays d’obtention du doctorat

France

Etablissement délivrant le doctorat

Université Jean Monnet, Université de Lyon

Ecole doctorale

EDSIS (Ecole Doctorale Sciences Ingénierie Santé)

Profil du candidat

Le/la candidat.e devra avoir un Master 2 en traitement du signal-image et/ou en optique. Il/elle peut également avoir suivi une spécialisation dans une de ces disciplines en école d’ingénieur.

Une maîtrise des bases des mathématiques appliquées, et du traitement du signal/image ainsi que des connaissances de base en physique/optique sont attendues (interférences, diffraction …).

Matlab sera utilisé pour la programmation. Des capacités d’écoute, de travail en équipe et une curiosité intellectuelle seront des qualités primordiales dans ce contexte multidisciplinaire.

De bonnes capacités rédactionnelles en anglais et en français seront également nécessaires.

Cette thèse donnera lieu à des participations à des congrès internationaux ainsi qu’à des publications dans des journaux internationaux avec comité de lecture.

Date limite de candidature : 11/05/2021.

Pour postuler

Candidater sur le site de l’Association Bernard Gregory ou sur Indeed.fr.