Le microscope au service de diagnostics biologiques et industriels

Le séquençage d’ADN low-cost a crée un boom autour de la bioinformatique qui veut accélérer la façon dont les diagnostics médicaux peuvent s’effectuer. La solution de 3Scan est d’automatiser le microscope.

Pour faire sortir la biologie d’une science trop qualitative à leurs yeux, les fondateurs de 3Scan ont développé une technologie permettant aux biologistes de fonder leurs expertises non plus sur des échantillons statistiques mais sur des modèles 3D. Le microscope de 3Scan permet en effet de capturer des milliers d’images en quelques heures quand les biologistes modélisent encore les tissus organiques à la main. De tels scanners existent dans le domaine de la radiologie – et 3Scan espère donner un outil aussi puissant au niveau cellulaire.

Les conséquences sont plus importantes qu’une simple économie de temps. La modélisation 3D accélérée d’un organe par microscope change d’abord la façon dont un biologiste travaille. C’est le cas du séquençage d’ADN low-cost qui a rendu possible la personnalisation des diagnostics et des traitements. La bioinformatique se révèle être un vecteur fondamental dans le changement de paradigme que sont en train de connaître les sciences du vivant. En effet, la possibilité de travailler sur des modèles virtuels a permis à la biologie de sortir d’impératifs ralentissant leurs découvertes, comme le temps de gestation et de dégénération des cellules.

Faire de la biologie une science d’ingénieurs

L’étude au microscope, en terme d’engagement du biologiste, n’a pas changé depuis la fin du XIXème siècle. Toute la chaîne de valeur a néanmoins changé de nature, depuis le séquençage d’ADN jusqu’à la compréhension du système immunitaire général. 3Scan veut automatiser la procédure d’étude microscopique et faire rentrer la biologie dans l’ère de l’automation en supprimant l’intervention humaine du processus d’enregistrement de données.

La startup propose donc de modéliser les tissus d’organes en 3D à l’aide de leur microscope. Celui-ci repose sur une technologie brevetée du nom de KESM (pour Knife Edge Scanning Microscope) qui permet de scanner couche par couche un organe. Le tissu prélevé est découpé en fines tranches et chacune d’elles est scannée. Le scanner peut en effet enregistrer une image à partir d’une tranche d’un micron d’épaisseur, rendant superflu l’analyse par échantillons puisque le modèle reconstitué est suffisamment réaliste. 3Scan accélère donc le temps de modélisation d’un organe – et donc du diagnostic – par rapport aux techniques précédentes.

Concernant les diagnostics, 3Scan utilise l’analyse quantitative couplée à la coloration de tissus pour mettre en évidence le développement de tissus cancéreux ou les dommages de tissus neuronaux. Pouvoir conserver des modèles 3D de tissus organiques permet enfin de faire état de l’avancement d’une maladie dégénérative.

Le diagnostic, de l’organique au carbone

Todd Hufman, le PDG de 3Scan, voudrait renouveler la façon dont les biologistes travaillent pour les transformer en de réels ingénieurs. Tout d’abord, 3Scan permet d’automatiser un processus qui est encore ralenti par l’intervention humaine. L’augmentation de la quantité de tranches analysables dans un laps de temps court change la nature de travail d’un biologiste. Les décisions et diagnostics peuvent ainsi se fonder, non plus sur des interprétations qualitatives, mais sur des statistiques de grandes ampleurs.

La bioinformatique donne une dimension supplémentaire au phénomène des Big Data. En effet, la méthodologie même des sciences est bouleversée par la façon dont la programmation peut enrichir la compréhension d’un phénomène grâce à un rendu pertinent des données. Par exemple, la modélisation rapide d’un cerveau participe aussi des recherches menées par des chercheurs venant de l’intelligence artificielle ou de la neurobiologie pour mieux comprendre son fonctionnement.

Dans cette perspective transdisciplinaire, 3Scan promet par exemple d’étendre son domaine d’expertise à l’étude de matériaux basés sur le carbone. En effet, le contrôle-qualité d’une pièce de matériau peut être perfectionné par une meilleure connaissance des tissus. Les imperfections contenues dans une pièce manufacturées peuvent être découvertes pour un moindre coût.