Non-invasive visualisation 3D avec résolution submicronique utilisant synchrotron à rayons X-tomographie

Bonjour. Je m'appelle Michelle Ov du laboratoire Bats à l'Université de Tübingen, et dans cette présentation, je souhaite parler de la visualisation tridimensionnelle non invasive de l'organisation interne de micro-arthropodes à l'aide de la tomographie aux rayons X synchrotron avec une résolution submicronique. Le système modèle avec lequel nous travaillons est l'acarien orbiculaire Aus Long osis, un micro-arthropode de 800 microns à un millimètre de taille corporelle. Il s'agit d'une image provenant d'une culture de laboratoire où l'on peut voir les animaux se nourrir d'algues.

Pour étudier l'organisation interne de l'Argos, nous utilisons un rayonnement X de synchrotron afin de produire des données tomographiques VOX au SRF et au Grable. Ici, vous voyez une image de l'ESRF avec le grand anneau de stockage, et dans le coin supérieur droit, vous apercevez la salle expérimentale de l'ID 19, située à l'extérieur de l'anneau. Pour les mesures, les échantillons ont été préparés par point critique et montés sur des broches en plastique à l'aide de colle superglue. Les expériences ont été réalisées à 20,5 keV et 1 500 projections ont été acquises pour les reconstructions.

Ici, vous voyez la caméra équipée d'une puce CCD à co-traitance, d'une plage dynamique de 14 bits et de quatre mégapixels. Le simulateur illustré au bas de cette image convertit les rayons X en lumière visible. Il s'agit d'un gros plan sur le porte-échantillon et la table de rotation.

L'échantillon est monté sur la tête du compteur Goya afin d'assurer une orientation adéquate de l'échantillon dans le faisceau. Une description détaillée du dispositif expérimental est donnée dans notre article de 2007 publié dans le Journal of Microscopy. Dans cette présentation, je me concentrerai sur les analyseurs de données en ce qui concerne la visualisation tridimensionnelle à l'aide du logiciel Fiji Studio Max.

Tout d'abord, je vais vous montrer comment supprimer les valeurs grises du fond pour extraire les informations de l'échantillon. Sur l'histogramme, vous voyez un grand pic, qui provient principalement des valeurs grises du fond. Après avoir retiré ce pic de l'histogramme, vous pouvez voir l'échantillon apparaître dans le cube gris.

Ensuite, je vais vous montrer comment faire pivoter l'objet à l'aide du logiciel VG Studio Max, qui dispose d'un ensemble de trajectoires caméra prédéfinies. Ici, j'utilise le cercle XY pour générer une rotation autour des axes verticaux, et voici l'animation finale.

La grande structure située sur la face arrière de l'animal correspond à la surface de la colle cyanoacrylate. Je vais maintenant vous montrer comment définir un plan de coupe virtuel afin d'obtenir une vue tridimensionnelle de l'organisation interne de l'échantillon. Il existe trois orientations dans lesquelles un plan de coupe peut être défini : vue frontale, vue sagittale et vue axiale.

Ici, j'utilise le plan frontal et je trouve une position de coupe quelque part au milieu de l'animal, dans la région de. Ce plan de coupe n'a pas besoin d'être statique. Encore une fois, à l'aide du cadreur clé, il peut être déplacé le long de n'importe quel axe. Dans cet exemple, j'utilise le clip prédéfini Z pour déplacer le plan de coupe le long d'un axe longitudinal de l'échantillon, et c'est ainsi que l'animation finale se présente étape par étape, vous pouvez voir et suivre l'organisation 3D de toutes les structures internes avec une résolution P de seulement 0,7 micromètre.

Outre les trajectoires de caméra prédéfinies, il est également possible de générer des chemins personnalisés pour la caméra. Pour ce faire, sélectionnez le mode de visée caméra libre et ajustez la position de la caméra ainsi que la distance focale de l'objectif virtuel à n'importe quelle position souhaitée. Pas à pas, de nouvelles positions de caméra peuvent être définies afin de suivre un parcours individuel de complexité quelconque.

La fenêtre 3D en haut à gauche montre en temps réel l'effet de tous les paramètres de la caméra. Le dernier exemple vous emmène en vol virtuel suivant l'intégralité du système digestif à travers l'animal. Ici, vous voyez certaines parties du gma, de la colliery, du labrum et de la rotella.

Nous nous rapprochons et pénétrons dans la bouche de l'animal. Ici, vous pouvez voir les PHNs du côté dorsal. Maintenant, nous traversons l'œsophage pour accéder aux ventriculaires.

Nos acariens rivetés possèdent deux grands kers. Ce sont des structures en forme de lame ayant une fonction digestive. Nous pénétrons dans le seum droit.

Par son ouverture étroite, on peut observer de nombreuses cellules IDE. Celles-ci jouent un rôle important dans la digestion, bien que leur fonction complète et leur mécanisme ne soient pas encore entièrement compris. En revenant aux ventricules, on remarque une structure particulière, la valve d'Isal, par laquelle nous sommes en réalité entrés dans les ventricules il y a quelques instants, juste à la limite entre les ventricules et le côlon.

Vous pouvez voir un bol alimentaire, qui est compacté et entouré par une membrane atrésique. Derrière le bol alimentaire, vous voyez une palette fécale. Nous traversons actuellement cette palette FE.

Ensuite, nous avons traversé le court intestin grêle et pénétré dans le côlon postérieur. Ici, vous observez les grandes structures caractéristiques de type microbien. Enfin, vous pouvez voir la surface interne des plaques animales particulières ici, tout comme une palette de peinture.

Nous quittons le système digestif. Nous jetons maintenant un bref coup d'œil final sur le côté ventral extérieur de l'animal et observons les plaques animales, les plaques AAL et les plaques génitales.