Un nouveau flux de travail pour l’échantillonnage et la numérisation des carottes d’incrément
27 septembre 2024
Nous présentons un protocole permettant d’utiliser des supports imprimés en 3D pour fixer des noyaux d’incréments sur le terrain sans qu’il soit nécessaire de les déballer et de les coller sur des supports en bois. Le nouveau support GSC permet de placer les carottes dans un microtome de carottes pour couper leur surface et les transférer directement sur la capture d’images numériques.
En développant de nouveaux appareils, nous avons l’intention de repousser les limites de la recherche sur les cernes des arbres. L’application de logiciels de modélisation 3D et d’imprimantes 3D permet un développement rapide et peu coûteux de nouveaux appareils. L’un d’entre eux est le système de capture d’images, Skippy, qui permet de numériser la surface du parcours d’incrément en haute résolution et en peu de temps.
Habituellement, lors de l’échantillonnage en dendroécologie, dendrogéomorphologie ou dendroclimatologie, nous échantillonnons des arbres dans des régions éloignées comme les régions de très haute latitude et où les conditions climatiques sont également difficiles. Il est donc très important de gagner du temps et en adoptant ce protocole, nous gagnerons du temps, c’est-à-dire de l’argent. L’application de notre protocole permettra de produire de plus grands ensembles de données en moins de temps.
Aperçu
Cet article présente un protocole utilisant des supports imprimés en 3D pour fixer des carottes d'accroissement sur le terrain, simplifiant ainsi le processus de préparation des échantillons en vue d'analyses. Le support innovant GSC permet un transfert direct vers un microtome à carottes pour une imagerie haute résolution.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Dendroécologie
- Dendrogéomorphologie
- Dendroclimatologie
Contexte
- La recherche sur les cernes annuels se déroule souvent dans des environnements éloignés et difficiles.
- Les méthodes traditionnelles nécessitent un temps et des ressources considérables pour la préparation des échantillons.
- La technologie d'impression 3D offre une solution rentable pour le développement de nouveaux outils de recherche.
- L'imagerie haute résolution est essentielle pour une analyse dendrochronologique précise.
Objectif de l'étude
- Améliorer l'efficacité de l'échantillonnage et de l'analyse des cernes annuels.
- Développer une méthode fiable pour préparer des carottes d'accroissement dans des conditions de terrain difficiles.
- Produire des ensembles de données plus volumineux en des délais plus courts.
Méthodes utilisées
- Modélisation 3D et impression de porte-cœurs.
- Utilisation d'un perceuse sans fil pour l'extraction de carottes.
- Inclusion des carottes dans la paraffine pour stabilisation.
- Imagerie haute résolution à l'aide du système Skippy.
Résultats principaux
- Le nouveau design du support simplifie le processus de préparation des carottes.
- Des images haute résolution des surfaces des carottes ont été obtenues, permettant une analyse détaillée.
- Le protocole réduit de manière significative le temps passé sur le terrain et en laboratoire.
- Des images nettes ont permis une identification précise des limites des cernes.
Conclusions
- Le protocole développé améliore l'efficacité de la recherche en dendrochronologie.
- La technologie d'impression 3D s'avère bénéfique pour la création d'outils de recherche.
- L'imagerie haute résolution est essentielle pour faire progresser les études dendrochronologiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
Des protocoles numérisés de carottes d'accroissement, utilisant des supports imprimés en 3D et des systèmes d'imagerie haute résolution, permettent un traitement rapide et reproductible des échantillons pour la génération de données biologiques à grande échelle. Cette approche permet une analyse quantitative à haut débit des caractéristiques structurales, facilitant des tests d'hypothèses solides et une comparabilité entre études. Le protocole est stratégiquement conçu pour renforcer la fiabilité prédictive et l'efficacité opérationnelle dans les phases précoces de la recherche fondamentale et translationnelle.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet un échantillonnage et une numérisation standardisés pour l'analyse structurale quantitative.
- Prend en charge l'interrogation orientée par des hypothèses des schémas de croissance biologique et des réponses.
- Facilite la génération de données reproductibles pour la réduction des risques mécanistiques et la validation des cibles.
Développement de tests et de criblages
- Prépare des échantillons numériques validés et de haute résolution pour des flux de travail d'analyse basés sur l'image.
- Améliore la reproductibilité et l'évolutivité des tests grâce à une manipulation et une imagerie standardisées des échantillons.
- Permet une mesure fiable et quantitative de caractéristiques structurelles dans le cadre d'applications de criblage.
Recherche translationnelle et préclinique
- Assure une continuité entre l'échantillonnage sur le terrain et l'analyse en laboratoire, soutenant ainsi la découverte de biomarqueurs translationnels.
- Aligne les sorties numériques sur les exigences des modèles précliniques afin de permettre l'intégration entre études.
- Réduit les goulots d'étranglement opérationnels, facilitant des décisions d'avancement adaptées au niveau de risque.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce flux de travail s'intègre depuis l'échantillonnage sur le terrain jusqu'à l'imagerie numérique, en soutenant les étapes de découverte précoce, de criblage et de recherche translationnelle.
- Découverte en biologie : Permet la vérification quantitative d'hypothèses et la clarification des voies biologiques grâce à des données structurales numérisées.
- Criblage : Fournit des images reproductibles et haute résolution adaptées à une analyse automatisée ou manuelle.
- Analyse : Fournit des résultats quantitatifs permettant la comparaison statistique de conditions biologiques.
- Recherche translationnelle : Assure la continuité et la comparabilité entre les études précliniques et translationnelles.
- Réutilisation en entreprise : Met en place un flux de travail évolutif et réutilisable répondant à divers besoins d'échantillonnage biologique.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique grâce à des données standardisées et quantitatives.
- Valeur opérationnelle : Améliore la reproductibilité, la reproductibilité à plus grande échelle et l'efficacité temporelle dans le traitement des échantillons.
- Valeur stratégique : Améliore la qualité des décisions de poursuite ou d'abandon (go/no-go) et l'efficacité du capital en permettant la constitution de jeux de données plus vastes et plus fiables.
- Impact sur le portefeuille : Favorise la priorisation et la progression ajustées au risque à travers les programmes de découverte et de recherche translationnelle.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en modélisation 3D, impression 3D et systèmes d'imagerie haute résolution.
- Requiert un accès à des microtomes compatibles, des plateformes d'imagerie et des logiciels analytiques.
- Exige une standardisation interéquipes pour la manipulation des échantillons et la gestion des données.
- Adaptable à divers types d'échantillons biologiques, en tenant compte des exigences spécifiques au modèle.
- Dépend d'une infrastructure pour le stockage numérique des données et l'analyse d'images.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:13
Creating the GSC‐Holder Using 3D Modeling Software
1:58
Extracting, Stabilizing, and Transporting Increment Cores in the Field
3:26
Preparing the Mounted Cores in the Lab for Digitizing the Cores
5:06
Digitizing the Core Surfaces for Analysis and Storage of Cores
