EP3857507A1 - Method for the automated analysis of cellular contractions of a set of biological cells - Google Patents

Method for the automated analysis of cellular contractions of a set of biological cells

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EP3857507A1
EP3857507A1 EP19772761.3A EP19772761A EP3857507A1 EP 3857507 A1 EP3857507 A1 EP 3857507A1 EP 19772761 A EP19772761 A EP 19772761A EP 3857507 A1 EP3857507 A1 EP 3857507A1
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EP
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image
interest
remarkable point
area
remarkable
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Pending
Application number
EP19772761.3A
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Inventor
Tessa HOMAN
Hélène DELANOE-AYARI
Adrien MOREAU
Alexandre MEJAT
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Association Francaise Contre les Myopathies
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Association Francaise Contre les Myopathies
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    • G06T2207/30024—Cell structures in vitro; Tissue sections in vitro

Definitions

  • FIG. 2A illustrates a contraction wave of healthy cells, calculated according to the invention
  • FIG. 2B illustrates a contraction wave of affected cells, calculated according to the invention
  • the image processing thus carried out makes it possible to calculate the displacement of a remarkable point 11 between the first image 10 and the set of second images.
  • the time separating the first image 10 from all of the second images of the sequence is known.
  • the distance between the position of the remarkable point 11 on the first image 10 and the position of the remarkable point 11 on the set of second images is calculated, based on the known pixel size.

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Abstract

The invention concerns a method for analysing the cellular contractions of cells, comprising: - Recording a sequence of images of the cells, comprising a first image (10) and a second image (20). It is essentially characterised by: - Determining the position of remarkable points (11) in the first image (10), - Determining the position of these same remarkable points (11) in the second image (20), And, for at least one remarkable point of the first image (10): - Establishing a correspondence between the remarkable point (11) of the first image (10) and a remarkable point (11) of the second image (20), and - Determining the movement of the remarkable point (11) between the first (10) and the second image (20), by comparing the position of the remarkable point (11) of the first image (10) and the position of the corresponding remarkable point (11) of the second image (20).

Description

PROCEDE D’ANALYSE AUTOMATISEE DES CONTRACTIONS CELLULAIRES D’UN  PROCESS FOR AUTOMATED ANALYSIS OF CELLULAR CONTRACTIONS OF A
ENSEMBLE DE CELLULES BIOLOGIQUES.  ASSEMBLY OF BIOLOGICAL CELLS.
DOMAINE DE L’INVENTION FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne le domaine de l’analyse des contractions cellulaires d’un ensemble de cellules biologiques contractiles, qu’elles soient in-vitro ou in-vivo. The present invention relates to the field of analysis of cellular contractions of a set of contractile biological cells, whether in-vitro or in-vivo.
Une telle analyse des contractions permet par exemple de déduire certaines propriétés, par exemple physiques ou physiologiques, des cellules biologiques. Such an analysis of contractions makes it possible, for example, to deduce certain properties, for example physical or physiological, of biological cells.
Si une telle analyse peut être réalisée par des individus manuellement, il existe un besoin d’automatisation, ce qui permet d’une part de pouvoir traiter de gros volumes de données et d’autre part d’obtenir des résultats plus objectifs et plus robustes. If such an analysis can be carried out by individuals manually, there is a need for automation, which allows on the one hand to be able to process large volumes of data and on the other hand to obtain more objective and more robust results .
Il est proposé ici une solution permettant l’analyse des contractions cellulaires d’un ensemble de cellules biologiques contractiles, basée sur un traitement numérique d’images dudit ensemble de cellules. A solution is proposed here for the analysis of cellular contractions of a set of contractile biological cells, based on digital image processing of said set of cells.
Par concision, on entend indistinctement « cellules », « cellules biologiques » et « cellules biologiques contractiles ». By conciseness, we mean without distinction "cells", "biological cells" and "contractile biological cells".
Par exemple, les cellules sont des cellules souches pluripotentes induites, ou IPS pour « Induced Pluripotent Stem cells » en Anglais, qui ont le potentiel de se différencier en n'importe quelle cellule du corps humain, en particulier des cellules contractiles composant le muscle cardiaque ou « cardiomyocytes ». For example, the cells are induced pluripotent stem cells, or IPS for "Induced Pluripotent Stem cells" in English, which have the potential to differentiate into any cell in the human body, in particular contractile cells making up the heart muscle. or "cardiomyocytes".
Les cardiomyocytes différenciés à partir d’IPS sont particulièrement intéressantes car le cœur est un organe qui se régénère peu, il est difficile d’avoir accès aux cardiomyocytes d’un patient. Or les maladies cardiaques sont souvent héréditaires, le patrimoine génétique est donc important et l’intérêt de la présente invention à ce sujet sera discuté ultérieurement. Cardiomyocytes differentiated from IPS are particularly interesting because the heart is an organ that regenerates little, it is difficult to have access to a patient's cardiomyocytes. However, heart disease is often hereditary, the genetic heritage is therefore important and the interest of the present invention on this subject will be discussed later.
Par concision, seules ces cardiomyocytes seront décrits ci-après. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de cellules et concerne tout type de cellule biologique contractile : cellules cardiaques, cellules musculaires. For the sake of brevity, only these cardiomyocytes will be described below. Of course, the invention is not limited to this type of cell and relates to any type of contractile biological cell: heart cells, muscle cells.
Les cellules souches pluripotentes induites, dérivées à partir d’un patient malade ou d’une personne saine, différenciées en cardiomyocytes, présentent une contraction spontanée, rythmée, qui peut être obtenue en quelques semaines, avec l’avantage particulier de conserver le patrimoine génétique du patient. Elles peuvent donc être utilisées avantageusement pour tester de nouveaux médicaments et étudier les pathologies associées à ces médicaments, y compris les effets secondaires. Induced pluripotent stem cells, derived from a sick patient or a healthy person, differentiated into cardiomyocytes, present a spontaneous, rhythmic contraction, which can be obtained in a few weeks, with the particular advantage of preserving the genetic heritage of the patient. They can therefore be used advantageously to test new drugs and study the pathologies associated with these drugs, including side effects.
Toutefois, les cellules souches pluripotentes induites, différenciées en cardiomyocytes, ne servent pas uniquement à tester des médicaments sur des cellules malades mais peuvent également être utilisées pour tester la toxicité de substances sur des cellules saines. However, induced pluripotent stem cells, differentiated into cardiomyocytes, are not only used to test drugs on diseased cells but can also be used to test the toxicity of substances on healthy cells.
Auparavant, il était quasiment impossible de travailler directement sur des cellules cardiaques humaines car les prélèvements cardiaques sont très compliqués. Maintenant, grâce aux cellules souches pluripotentes (issues de simples échantillons de peau, de sang ou d’urine), il est facile d’obtenir des cardiomyocytes humains, sains ou malades. Previously, it was almost impossible to work directly on human heart cells because cardiac samples are very complicated. Now, thanks to pluripotent stem cells (from simple skin, blood or urine samples), it's easy to get human, healthy or sick cardiomyocytes.
Bien qu’il existe des techniques disponibles pour caractériser les cardiomyocytes telles que par exemple l’électrophysiologie ou la microscopie AFM pour « Atomic Force Microscope » en Anglais, de telles techniques sont coûteuses, souvent difficiles à appliquer à grandes échelles et à mettre en place, et elles exigent souvent des consommables spéciaux nécessitant de repiquer les cellules, ce qui n’est pas toujours possible ni désirable. Although there are techniques available for characterizing cardiomyocytes such as for example electrophysiology or AFM microscopy for “Atomic Force Microscope” in English, such techniques are expensive, often difficult to apply on a large scale and to set up. , and they often require special consumables that require cell transplanting, which is not always possible or desirable.
Il est proposé ici une solution plus complète, plus flexible, plus simple et moins chère. Elle est facilement accessible et permet la caractérisation de paramètres des contractions des cellules. A more complete, more flexible, simpler and less expensive solution is proposed here. It is easily accessible and allows the characterization of parameters of cell contractions.
En outre, la présente invention présente l’avantage de ne pas nécessiter de fluorescence. In addition, the present invention has the advantage of not requiring fluorescence.
RESUME DE L’INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
Selon un premier de ses objets, l’invention concerne un procédé d’analyse automatisée des contractions cellulaires d’un ensemble de cellules biologiques, comprenant : According to a first of its objects, the invention relates to an automated analysis method of cellular contractions of a set of biological cells, comprising:
- Déterminer la position d’un ensemble de points remarquables (11 ) sur la première image (10) d’une séquence temporelle d’images dudit ensemble de cellules biologiques, ladite séquence comprenant une première image (10) et un ensemble d’au moins une deuxième image (20).  - Determine the position of a set of remarkable points (11) on the first image (10) of a temporal sequence of images of said set of biological cells, said sequence comprising a first image (10) and a set of at least minus a second image (20).
Il est essentiellement caractérisé en ce qu’il comprend en outre des étapes consistant à :It is essentially characterized in that it further comprises steps consisting in:
- Déterminer la position dudit ensemble de points remarquables (11 ) sur la deuxième image- Determine the position of said set of remarkable points (11) on the second image
(20), (20),
Et pour au moins un point remarquable (11 ) : - Déterminer le déplacement dudit point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20), par comparaison de la position dudit premier point remarquable (1 1 ) de la première image (10) et la position dudit deuxième point remarquable (11 ) correspondant de la deuxième image (20). And for at least one remarkable point (11): - Determine the displacement of said remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20), by comparison of the position of said first remarkable point (1 1) of the first image (10) and the position of said second corresponding remarkable point (11) of the second image (20).
On peut prévoir en outre : We can also provide:
- Définir une première zone d’intérêt (12) autour dudit point remarquable (1 1 ) de la première image (10),  - Define a first area of interest (12) around said remarkable point (1 1) of the first image (10),
- Calculer l’intensité de ladite première zone d’intérêt (12) de la première image (10), - Calculate the intensity of said first area of interest (12) of the first image (10),
- Définir une deuxième zone d’intérêt (22) sur la deuxième image (20), de préférence centrée sur un point sur la deuxième image (20) ayant les mêmes coordonnées que ledit point remarquable (11 ) de la première image (10), ladite deuxième zone d’intérêt (22) étant de même forme et de mêmes dimensions que la première zone d’intérêt (12), - Define a second area of interest (22) on the second image (20), preferably centered on a point on the second image (20) having the same coordinates as said remarkable point (11) of the first image (10) , said second area of interest (22) being of the same shape and dimensions as the first area of interest (12),
- Déplacer la deuxième zone d’intérêt (22) sur un ensemble de positions dans une fenêtre d’arrivée (23) de la deuxième image (20), et à chaque position :  - Move the second area of interest (22) to a set of positions in an arrival window (23) of the second image (20), and to each position:
o calculer l’intensité de la deuxième zone d’intérêt (22), et  o calculate the intensity of the second area of interest (22), and
o calculer une corrélation entre l’intensité de la deuxième zone d’intérêt (22) de la deuxième image (20) et l’intensité de première zone d’intérêt (12) de la première image (10).  o calculate a correlation between the intensity of the second area of interest (22) of the second image (20) and the intensity of the first area of interest (12) of the first image (10).
On peut prévoir que l’étape consistant à : We can predict that the step of:
- Déterminer le déplacement dudit point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20),  - Determine the displacement of said remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20),
Comprend des étapes préalables consistant à :  Includes preliminary steps consisting of:
- réduire la résolution de la première image (10) et la résolution de la deuxième image (20) selon une pyramide d’images ;  - reduce the resolution of the first image (10) and the resolution of the second image (20) according to an image pyramid;
- rechercher la première zone d’intérêt (12) de la première image (10) dans l’une des images de la pyramide d’images.  - search for the first area of interest (12) of the first image (10) in one of the images of the image pyramid.
De préférence, pour une plus grande robustesse, le calcul de corrélation est répété séquentiellement sur la paire de première et deuxième image, en utilisant les mêmes images à plus faibles résolutions pour commencer. Preferably, for greater robustness, the correlation calculation is repeated sequentially on the pair of first and second images, using the same images at lower resolutions to start.
On peut prévoir des étapes consistant à, pour chaque fenêtre d’arrivée (23) : We can provide steps consisting in, for each arrival window (23):
- calculer une matrice de corrélation correspondant à l’ensemble de positions de la deuxième zone d’intérêt (22) dans ladite fenêtre,  - calculate a correlation matrix corresponding to the set of positions of the second area of interest (22) in said window,
- détecter la position du pic de corrélation dans ladite matrice de corrélation, et - assigner comme position du point remarquable (11 ) sur la deuxième image (20) ladite position correspondant au pic de corrélation. detecting the position of the correlation peak in said correlation matrix, and - Assign as position of the remarkable point (11) on the second image (20) said position corresponding to the correlation peak.
On peut prévoir des étapes consistant à : We can provide steps consisting in:
- Afficher sur un écran d’affichage au moins l’une parmi la première image (10) et la deuxième image (20), et  - Display on a display screen at least one of the first image (10) and the second image (20), and
- Sur au moins une image affichée, représenter graphiquement un vecteur entre ledit point remarquable (11 ) de la première image (10) et ledit point remarquable (11 ) de la deuxième image (20).  - On at least one displayed image, graphically represent a vector between said remarkable point (11) of the first image (10) and said remarkable point (11) of the second image (20).
Ledit vecteur représente graphiquement le déplacement du point remarquable entre la première et la deuxième image. Said vector graphically represents the displacement of the remarkable point between the first and the second image.
On peut prévoir des étapes consistant à : We can provide steps consisting in:
- Déterminer une onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques par calcul du déplacement dudit point remarquable entre la première image (10) et l’ensemble d’au moins une deuxième image (20) en fonction du temps (t), et  - Determine a cell contraction wave of the set of biological cells by calculating the displacement of said remarkable point between the first image (10) and the set of at least one second image (20) as a function of time (t), and
- Calculer au moins l’une des valeurs parmi :  - Calculate at least one of the values from:
o l’amplitude (A) de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques, o la vitesse de propagation de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the amplitude (A) of the cellular contraction wave of the set of biological cells, o the speed of propagation of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o au moins un gradient de vitesse de propagation de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o at least one propagation speed gradient of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o la période (T) de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques, o la fréquence (V) de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques, o l’intervalle de temps entre :  o the period (T) of the cellular contraction wave of the set of biological cells, o the frequency (V) of the cellular contraction wave of the set of biological cells, o the time interval between:
■ la première image (10) et ■ the first image (10) and
■ la première deuxième image (20) de la séquence pour laquelle le déplacement du point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20) est maximal ; ■ the first second image (20) of the sequence for which the displacement of the remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20) is maximum;
o l’intervalle de temps entre :  o the time interval between:
■ la deuxième image (20) pour laquelle le déplacement du point remarquable (1 1 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20) est maximale, et ■ the second image (20) to which the displacement of the remarkable point (1 1) between the first image (10) and the second image (20) is maximum, and
■ la première deuxième image (20) de la séquence pour laquelle le déplacement du point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20) est nulle. On peut prévoir une étape consistant à détecter pendant une période (T) au moins de l’onde de contraction cellulaire si l’amplitude de ladite onde de contraction cellulaire : ■ the first second image (20) of the sequence for which the displacement of the remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20) is zero. One can provide a step consisting in detecting during a period (T) at least of the cell contraction wave if the amplitude of said cell contraction wave:
- Passe par un nombre de maximum (E1 , E3) prédéterminé et dont la valeur est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, ou  - Goes through a predetermined maximum number (E1, E3) whose value is greater than a predetermined threshold value, or
- passe par un nombre de minimum (E2) prédéterminé et dont la valeur est inférieure à une valeur seuil prédéterminée.  - goes through a predetermined minimum number (E2) and whose value is less than a predetermined threshold value.
On peut prévoir en outre une étape de criblage pharmacologique. A pharmacological screening step can also be provided.
On peut prévoir en outre une étape préalable de microscopie à contraste de phase dudit ensemble de cellules biologiques pour obtenir ladite séquence temporelle d’images. A preliminary stage of phase contrast microscopy of said set of biological cells can also be provided to obtain said temporal sequence of images.
Selon un autre de ses objets, l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. According to another of its objects, the invention relates to a computer program comprising program code instructions for executing the steps of the method according to the invention, when said program is executed on a computer.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées. Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following description given by way of illustrative and nonlimiting example and made with reference to the appended figures.
DESCRIPTIF DES DESSINS la figure 1A illustre une première image comprenant un point remarquable et une première zone d’intérêt selon l'invention, et DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A illustrates a first image comprising a remarkable point and a first area of interest according to the invention, and
la figure 1 B illustre une deuxième image comprenant ce même point remarquable mais déplacé et une deuxième zone d’intérêt selon l'invention, correspondant au déplacement du point remarquable après une contraction des cellules imagées sur la figure 1A, et le déplacement de la deuxième zone d’intérêt dans une fenêtre d’arrivée,  FIG. 1B illustrates a second image comprising this same remarkable but displaced point and a second area of interest according to the invention, corresponding to the displacement of the remarkable point after a contraction of the cells pictured in FIG. 1A, and the displacement of the second area of interest in an arrival window,
la figure 2A illustre une onde de contraction de cellules saines, calculée selon l’invention, la figure 2B illustre une onde de contraction de cellules affectées, calculée selon l’invention,  FIG. 2A illustrates a contraction wave of healthy cells, calculated according to the invention, FIG. 2B illustrates a contraction wave of affected cells, calculated according to the invention,
la figure 3A illustre la fréquence de l’onde de contraction cardiaque des cellules de 3 individus,  FIG. 3A illustrates the frequency of the cardiac contraction wave of the cells of 3 individuals,
la figure 3B illustre la fréquence moyenne de contraction cardiaque des cellules des 3 individus de la figure 3A, après une phase de maturation, la figure 3C illustre l’amplitude de l’onde de contraction cardiaque des cellules des 3 individus de la figure 3A, FIG. 3B illustrates the average frequency of cardiac contraction of the cells of the 3 individuals of FIG. 3A, after a maturation phase, FIG. 3C illustrates the amplitude of the cardiac contraction wave of the cells of the 3 individuals of FIG. 3A,
la figure 3D illustre l’amplitude moyenne de contraction cardiaque des cellules des 3 individus de la figure 3A, après une phase de maturation.  FIG. 3D illustrates the average amplitude of cardiac contraction of the cells of the 3 individuals of FIG. 3A, after a maturation phase.
DESCRIPTION DETAILLEE DETAILED DESCRIPTION
La présente invention est basée sur un traitement d’images. On prévoit donc d’enregistrer préalablement une séquence temporelle d’images d’un ensemble de cellules. Le traitement d’image peut être réalisé en temps réel sur une séquence temporelle d’images, ou en différé, à partir d’une séquence temporelle d’images enregistrée préalablement. The present invention is based on image processing. It is therefore planned to record a temporal sequence of images of a set of cells beforehand. Image processing can be carried out in real time on a temporal sequence of images, or delayed, from a temporal sequence of images recorded beforehand.
La séquence d’images comprend une première image 10 (par exemple au temps t=1 ) et un ensemble d’au moins une deuxième image 20, en l’espèce consécutive à la première image 10, c'est à dire une deuxième image 20 (par exemple au temps t=1 +dt), une troisième image (par exemple au temps t=1 +2dt), une quatrième image (par exemple au temps t=1 +3dt), etc. avec dt un intervalle de temps prédéterminé. The sequence of images comprises a first image 10 (for example at time t = 1) and a set of at least a second image 20, in this case consecutive to the first image 10, that is to say a second image 20 (for example at time t = 1 + dt), a third image (for example at time t = 1 + 2dt), a fourth image (for example at time t = 1 + 3dt), etc. with dt a predetermined time interval.
Par exemple, la séquence d’images peut être enregistrée sous forme de vidéo. For example, the image sequence can be recorded as a video.
On peut prévoir que la séquence d’images est obtenue grâce à une étape préalable de microscopie à contraste de phase dudit ensemble de cellules biologiques, en particulier sous forme monocouche. Provision may be made for the image sequence to be obtained by a prior stage of phase contrast microscopy of said set of biological cells, in particular in monolayer form.
Pour simplifier, on considère que la première image 10 est la première image 10 de la séquence et que la deuxième image 20 est la deuxième image 20 de la séquence. For simplicity, it is considered that the first image 10 is the first image 10 of the sequence and that the second image 20 is the second image 20 of the sequence.
On prévoit de déterminer la position d’un ensemble de points remarquables sur la première image 10. Puisque les cellules sont contractiles, il est fortement probable que la position de ces points remarquables varie d’une image à l’autre. On prévoit donc de déterminer la position de cet ensemble de points remarquables sur la deuxième image 20, comme décrit plus en détails ci- après. We plan to determine the position of a set of remarkable points on the first image 10. Since the cells are contractile, it is highly likely that the position of these remarkable points varies from one image to another. Provision is therefore made to determine the position of this set of remarkable points on the second image 20, as described in more detail below.
De préférence, on prévoit de déterminer la position de l’ensemble de points remarquables sur chaque image de la séquence. Par concision, on entend indistinctement par « deuxième image » : la deuxième image de la séquence, l’une des images de la séquence, plusieurs images de la séquence ou toutes les images de la séquence, autre que la première image 10. Preferably, provision is made to determine the position of the set of remarkable points on each image of the sequence. By conciseness, the term “second image” is understood to mean: the second image of the sequence, one of the images of the sequence, several images of the sequence or all the images of the sequence, other than the first image 10.
Identification d’un point remarquable 11 sur la 1ere image. Identification of a remarkable point 11 of the 1 st image.
On prévoit d’identifier un ensemble d’au moins un point remarquable 11 dans la première image 10. Par concision, on entend indistinctement « un ensemble d’au moins un point remarquable 1 1 » et « un point remarquable 1 1 ». We plan to identify a set of at least one remarkable point 11 in the first image 10. By conciseness, we mean without distinction "a set of at least one remarkable point 1 1" and "a remarkable point 1 1".
Par « point remarquable », on entend un pixel ou un ensemble de pixels adjacents deux à deux qui présente une luminosité ou une intensité (où par intensité on entend l'intensité lumineuse mesurée par un capteur, c'est à dire le nombre de photons par unité de temps et de surface dudit capteur) supérieure à une valeur seuil ; ou pour lequel le gradient de contraste ou d’intensité, selon une direction et une distance prédéfinies, est supérieur à une valeur seuil prédéfinie. By "remarkable point" is meant a pixel or a set of adjacent pixels two by two which has a brightness or an intensity (where by intensity is meant the light intensity measured by a sensor, ie the number of photons per unit time and area of said sensor) greater than a threshold value; or for which the contrast or intensity gradient, in a predefined direction and distance, is greater than a predefined threshold value.
Typiquement, les points remarquables sont les points les plus lumineux de la première image 10, c'est à dire des maxima locaux d’intensité, ou les plus contrastés. On peut par exemple utiliser une fonction LOCALMAX du logiciel Matlab (marque déposée) ou d’autres fonctions équivalentes de logiciels équivalents appliqués à la première image 10. Typically, the remarkable points are the brightest points of the first image 10, that is to say local maxima of intensity, or the most contrasted. We can for example use a LOCALMAX function of the Matlab software (registered trademark) or other equivalent functions of equivalent software applied to the first image 10.
Une fois les points remarquables identifiés, les coordonnées des points remarquables sont connues. Once the remarkable points have been identified, the coordinates of the remarkable points are known.
Si la cellule a subi une contraction entre la première image 10 et la deuxième image 20, alors au moins un point remarquable 11 de la première image 10 a une position différente sur la deuxième image 20, qu’il convient de déterminer comme décrit ultérieurement. If the cell has contracted between the first image 10 and the second image 20, then at least one remarkable point 11 of the first image 10 has a different position on the second image 20, which should be determined as described later.
Une fois la position d’un point remarquable 11 sur la première image 10 et la position dudit point remarquable 11 sur la deuxième image 20 connus, on peut alors déterminer le déplacement dudit point remarquable 1 1 entre la première image 10 et la deuxième image 20. Once the position of a remarkable point 11 on the first image 10 and the position of said remarkable point 11 on the second image 20 are known, we can then determine the displacement of said remarkable point 1 1 between the first image 10 and the second image 20 .
En effet, par comparaison de la position (des coordonnées) dudit point remarquable 11 de la première image 10 et la position dudit point remarquable 1 1 de la deuxième image 20, et connaissant l’intervalle de temps séparant la première et la deuxième image 20, on peut calculer le déplacement dudit point remarquable 11 , c'est à dire au moins l’un parmi : la vitesse de déplacement du point remarquable 1 1 entre sa position sur la première image 10 et sa position sur la deuxième image 20, et Indeed, by comparing the position (of the coordinates) of said remarkable point 11 of the first image 10 and the position of said remarkable point 11 of the second image 20, and knowing the time interval separating the first and second image 20 , the displacement of said remarkable point 11 can be calculated, that is to say at least one of: the speed of movement of the remarkable point 11 between its position on the first image 10 and its position on the second image 20, and
la distance séparant la position du point remarquable 11 sur la première image 10 et sa position sur la deuxième image 20.  the distance separating the position of the remarkable point 11 on the first image 10 and its position on the second image 20.
Identification de la position du point remarquable 11 sur la 2eme image. Identifying the position of the remarkable point 11 of the 2nd image.
La position du point remarquable sur la deuxième image 20 est déterminée comme suit. The position of the remarkable point on the second image 20 is determined as follows.
On prévoit tout d’abord de définir une première zone d’intérêt 12 autour dudit point remarquable 1 1 de la première image 10. We first plan to define a first area of interest 12 around said remarkable point 11 of the first image 10.
Une zone d’intérêt est l’ensemble des pixels compris dans une sous-partie d’une image et qui présente une forme prédéterminée, en l’espèce un rectangle dont le barycentre est le point remarquable 1 1. Les coordonnées de la première zone d’intérêt sont donc connues. An area of interest is the set of pixels included in a sub-part of an image and which has a predetermined shape, in this case a rectangle whose barycenter is the remarkable point 1 1. The coordinates of the first area of interest are therefore known.
On peut alors calculer l’intensité de ladite première zone d’intérêt 12 de la première imageWe can then calculate the intensity of said first area of interest 12 of the first image
10. 10.
Ensuite, de manière similaire, on prévoit de définir une deuxième zone d’intérêt 22, sur la deuxième image 20. Then, in a similar manner, provision is made to define a second area of interest 22, on the second image 20.
La deuxième zone d’intérêt 22 (sur la deuxième image 20) présente la même forme et les mêmes dimensions que la première zone d’intérêt 12 (sur la première image 10), et de préférence présente initialement la même position. The second area of interest 22 (on the second image 20) has the same shape and the same dimensions as the first area of interest 12 (on the first image 10), and preferably initially has the same position.
Il s’agit alors de déterminer la position de la deuxième zone d’intérêt 22 sur la deuxième image 20 telle que ladite position correspond au déplacement du point remarquable 1 1 entre la première image 10 et la deuxième image 20. It is then a question of determining the position of the second area of interest 22 on the second image 20 such that said position corresponds to the displacement of the remarkable point 11 between the first image 10 and the second image 20.
A cet effet, on prévoit de déplacer la deuxième zone d’intérêt 22 sur un ensemble de positions prédéterminées dans une fenêtre d’arrivée 23 de la deuxième image 20, la fenêtre d’arrivée 23 ayant elle-même une forme, une dimension et une position prédéterminées. To this end, provision is made to move the second area of interest 22 over a set of predetermined positions in an arrival window 23 of the second image 20, the arrival window 23 itself having a shape, a dimension and a predetermined position.
A chaque position de la deuxième zone d’intérêt 22 dans la fenêtre d’arrivée 23 de la deuxième image 20, on prévoit de calculer l’intensité (ou niveaux de gris) de la deuxième zone d’intérêt 22, et de calculer une corrélation entre l’intensité de la deuxième zone d’intérêt 22 de la deuxième image 20 pour cette position et l’intensité de première zone d’intérêt 12 de la première image 10. At each position of the second area of interest 22 in the arrival window 23 of the second image 20, provision is made to calculate the intensity (or gray levels) of the second area of interest 22, and to calculate a correlation between the intensity of the second area of interest 22 of the second image 20 for this position and the intensity of the first area of interest 12 of the first image 10.
Par exemple sur la figure 1 B, on a représenté en pointillés fins la position de la première zone d’intérêt 12 est en grands pointillés un ensemble de positions prédéterminées de deuxième zone d’intérêt 22. En l’espèce, à titre purement illustratif, on a représenté neuf positions adjacentes pour la deuxième zone d’intérêt 22. For example, in FIG. 1B, the position of the first area of interest 12 has been shown in dotted lines; in large dots, a set of predetermined positions of the second area of interest 22. In the present case, purely by way of illustration , nine adjacent positions have been shown for the second zone of interest 22.
Chaque valeur de corrélation calculée pour une position donnée de la deuxième zone d’intérêt 22 dans la fenêtre d’arrivée 23 est enregistrée comme coefficient d’une matrice de corrélation, qui comprend autant de colonnes et de lignes que de pixels de déplacement de la deuxième zone d’intérêt 22. Each correlation value calculated for a given position of the second area of interest 22 in the arrival window 23 is recorded as a coefficient of a correlation matrix, which comprises as many columns and rows as there are displacement pixels of the second area of interest 22.
On peut alors détecter, c'est à dire calculer, la position du pic de corrélation dans ladite matrice de corrélation. It is then possible to detect, that is to say calculate, the position of the correlation peak in said correlation matrix.
On peut alors sélectionner la position de la deuxième zone d’intérêt 22 qui présente le maximum de corrélation (pic de corrélation), c'est à dire la position pour laquelle plus l’intensité de la deuxième zone d’intérêt 22 est proche de l’intensité de la première zone d’intérêt 12, pour définir, c'est à dire assigner, la position du point remarquable 11 de la deuxième image 20, ce qui assure la détermination de la position du point remarquable 1 1 sur la deuxième image 20. We can then select the position of the second area of interest 22 which has the maximum correlation (correlation peak), i.e. the position for which the more the intensity of the second area of interest 22 is close to the intensity of the first area of interest 12, to define, that is to say assign, the position of the remarkable point 11 of the second image 20, which ensures the determination of the position of the remarkable point 1 1 on the second picture 20.
De préférence on calcule autant de matrices de corrélation que de points remarquables, par image de l’ensemble d’au moins une deuxième image 20. A titre purement illustratif, pour une séquence d’images de 101 images, c'est à dire une première image 10 et un ensemble de 100 deuxième image 20, et un ensemble de 25 points remarquables par deuxième image 20, on calcule ainsi 25*100=2500 matrices de corrélation. De préférence, on prévoit donc d’effectuer les calculs de matrices de corrélation en parallèle, en l’espèce sur carte graphique. Preferably, as many correlation matrices are calculated as there are remarkable points, per image of the set of at least one second image 20. Purely by way of illustration, for a sequence of images of 101 images, that is to say a first image 10 and a set of 100 second image 20, and a set of 25 remarkable points per second image 20, we thus calculate 25 * 100 = 2500 correlation matrices. Preferably, provision is therefore made to perform the correlation matrix calculations in parallel, in this case on a graphics card.
La taille de la fenêtre d’arrivée 23 de la deuxième image 20 peut être proportionnelle à la taille de la zone d’intérêt de la première image 10. The size of the arrival window 23 of the second image 20 can be proportional to the size of the area of interest of the first image 10.
Par exemple, la taille de la fenêtre d’arrivée 23 de la deuxième image 20 est égale à la taille de la zone d’intérêt de la première image 10. Par exemple, la deuxième zone d’intérêt 22 est déplacée de un pixel pour chaque position dans la fenêtre d’arrivée 23. On peut aussi prévoir une étape consistant à estimer préalablement le déplacement moyen des points d’intérêts et dimensionner la taille de la fenêtre d’arrivée 23 en fonction dudit déplacement moyen des points d’intérêts. For example, the size of the arrival window 23 of the second image 20 is equal to the size of the area of interest of the first image 10. For example, the second area of interest 22 is displaced by one pixel to each position in the arrival window 23. One can also provide a step consisting in estimating beforehand the average displacement of the points of interest and dimensioning the size of the arrival window 23 as a function of said average displacement of the points of interest.
Si un point remarquable 1 1 se déplace sur une position qui n’est pas comprise dans l’une des positions de la deuxième zone d’intérêt 22 de la fenêtre d’arrivée 23, alors il n’est pas visible sur la deuxième image 20. If a remarkable point 1 1 moves to a position which is not included in one of the positions of the second area of interest 22 of the arrival window 23, then it is not visible on the second image 20.
Pour limiter ce risque et optimiser les calculs, on peut prévoir une étape de création de pyramides d’images qui consiste à obtenir une représentation multi-résolution de la première image 10 ou de la deuxième image 20, depuis l’image initiale jusqu’à une image très grossière de celle-ci. To limit this risk and optimize the calculations, it is possible to provide for a step of creating image pyramids which consists in obtaining a multi-resolution representation of the first image 10 or of the second image 20, from the initial image to a very rough image of it.
Ainsi, on peut prévoir de réduire la résolution de la deuxième image 20 selon une pyramide d’images, en l’espèce une pyramide Gaussienne, et d’enregistrer l’ensemble d’images obtenues, chaque image ayant une résolution et une taille correspondantes. Thus, provision can be made to reduce the resolution of the second image 20 according to a pyramid of images, in this case a Gaussian pyramid, and to record the set of images obtained, each image having a corresponding resolution and size. .
On peut alors rechercher la première zone d’intérêt 12 de la première image 10 dans l’une au moins des images de la pyramide d’images, et de préférence en boucle sur l’ensemble des images de la pyramide, en commençant par celle de plus petite taille. We can then search for the first area of interest 12 of the first image 10 in at least one of the images of the pyramid of images, and preferably in a loop over all of the images of the pyramid, starting with that smaller.
Comme la taille des images de la pyramide est inférieure à celle de l’image d’origine mais que la taille de la zone d’intérêt reste la même, le ratio entre les deux diffère à chaque image de la pyramide, ce qui permet d’une part d’obtenir une solution robuste et d’autre part de pouvoir estimer le déplacement du point remarquable 11 entre la première et la deuxième image 20. As the size of the pyramid images is smaller than that of the original image but the size of the area of interest remains the same, the ratio between the two differs with each image of the pyramid, which allows d on the one hand to obtain a robust solution and on the other hand to be able to estimate the displacement of the remarkable point 11 between the first and the second image 20.
Grâce à la pyramide d’images, l’estimation du déplacement est réalisée au moins grossièrement sur les images de la pyramide de petite taille et de plus en plus précis à chaque image de taille supérieure. Thanks to the pyramid of images, the estimation of the displacement is carried out at least roughly on the images of the pyramid of small size and more and more precise with each image of larger size.
Typiquement, on peut utiliser à cet effet un algorithme de suivi de mouvement ou de suivi de points, en l’espèce l’algorithme KLT (pour Kanade-Lucas-Tomasi), connu notamment pour l’asservissement des caméras embarquées, appliqué à chaque image de la pyramide d’images. Typically, a motion tracking or point tracking algorithm can be used for this purpose, in this case the KLT algorithm (for Kanade-Lucas-Tomasi), known in particular for the control of on-board cameras, applied to each image of the pyramid of images.
D’un point de vue graphique, on peut prévoir d’afficher sur un écran d’affichage au moins l’une parmi la première image 10 et la deuxième image 20 et, sur au moins une image affichée, on peut prévoir de représenter graphiquement un vecteur entre ledit point remarquable 1 1 de la première image 10 et ledit point remarquable 1 1 de la deuxième image 20. From a graphic point of view, it is possible to provide for displaying on a display screen at least one of the first image 10 and the second image 20 and, on at least one image displayed, we may provide to graphically represent a vector between said remarkable point 1 1 of the first image 10 and said remarkable point 1 1 of the second image 20.
Par exemple, on peut prévoir de tracer un vecteur sur la première image 10 ou la deuxième image 20 dont l’origine est la position du point remarquable 1 1 dans la première image 10 et dont l’extrémité est la position du point remarquable 1 1 dans la deuxième image 20, ce qui permet d’illustrer graphiquement le déplacement du point remarquable 1 1 entre deux images successives de la séquence. For example, one can plan to draw a vector on the first image 10 or the second image 20 whose origin is the position of the remarkable point 1 1 in the first image 10 and whose end is the position of the remarkable point 1 1 in the second image 20, which makes it possible to illustrate graphically the displacement of the remarkable point 1 1 between two successive images of the sequence.
D’une image à l’autre on peut obtenir des vecteurs de champ de déplacement, qui contiennent une information spatiale et temporelle du déplacement de points remarquables, donc de la contraction. From one image to another we can obtain displacement field vectors, which contain spatial and temporal information of the displacement of remarkable points, therefore of the contraction.
On peut calculer la norme de l’ensemble des vecteurs d’une image et l’intensité du champ de vecteurs par moyenne de tous les vecteurs. We can calculate the norm of the set of vectors in an image and the intensity of the vector field by the mean of all the vectors.
Le traitement d’images ainsi réalisé permet de calculer le déplacement d’un point remarquable 1 1 entre la première image 10 et l’ensemble de deuxièmes images. Le temps séparant la première image 10 de l’ensemble des deuxièmes images de la séquence est connu. La distance séparant la position du point remarquable 1 1 sur la première image 10 et la position du point remarquable 11 sur l’ensemble de deuxièmes images est calculée, en se basant sur la taille des pixels, connue. The image processing thus carried out makes it possible to calculate the displacement of a remarkable point 11 between the first image 10 and the set of second images. The time separating the first image 10 from all of the second images of the sequence is known. The distance between the position of the remarkable point 11 on the first image 10 and the position of the remarkable point 11 on the set of second images is calculated, based on the known pixel size.
Ainsi, on peut déterminer la variation du déplacement d’un point remarquable 11 en fonction du temps t, cette variation temporelle étant une onde de contraction cellulaire, comme illustré sur la figure 2A. Thus, it is possible to determine the variation of the displacement of a remarkable point 11 as a function of time t, this temporal variation being a wave of cellular contraction, as illustrated in FIG. 2A.
En moyennant les déplacements de l’ensemble des points remarquables, on peut déterminer une onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques. By averaging the displacements of the set of remarkable points, we can determine a cellular contraction wave of the set of biological cells.
On peut prévoir d’afficher une courbe représentative de l’onde de contraction cellulaire sur un écran d’affichage. We can plan to display a curve representative of the cellular contraction wave on a display screen.
On peut prévoir une étape d’interpolation de la courbe représentative de l’onde de contraction cellulaire. Grâce aux valeurs de la courbe, et le cas échéant par transformée de Fourier, on peut prévoir de calculer au moins l’une des valeurs parmi : An interpolation step can be provided for the curve representative of the cell contraction wave. Thanks to the values of the curve, and if necessary by Fourier transform, one can plan to calculate at least one of the values among:
o l’amplitude A de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques, et notamment l’amplitude maximale Amax, c'est à dire la distance maximale entre la position dudit point remarquable 11 de la première image 10 et l’ensemble des positions correspondantes du point remarquable 11 parmi l’ensemble d’au moins une deuxième image 20,  o the amplitude A of the cellular contraction wave of the set of biological cells, and in particular the maximum amplitude Amax, ie the maximum distance between the position of said remarkable point 11 of the first image 10 and l 'set of corresponding positions of the remarkable point 11 among the set of at least one second image 20,
o la vitesse de propagation de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques, c'est à dire la vitesse de propagation dudit point remarquable 11 , qui est un marqueur du couplage entre cellules adjacentes, o les gradients de vitesse de propagation de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the speed of propagation of the cellular contraction wave of the set of biological cells, ie the speed of propagation of said remarkable point 11, which is a marker of the coupling between adjacent cells, o the speed gradients of propagation of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o la période T de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the period T of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o la fréquence 1/T de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the frequency 1 / T of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o le temps de montée Tm, c'est à dire l’intervalle de temps entre :  o the rise time Tm, i.e. the time interval between:
■ la première image 10 et ■ the first image 10 and
■ la première deuxième image 20 de la séquence pour laquelle la distance entre le point remarquable 1 1 de la deuxième image 20 et le point remarquable 1 1 de la première image 10 est maximale ; ■ the first second image 20 of the sequence for which the distance between the remarkable point 1 1 of the second image 20 and the remarkable point 1 1 of the first image 10 is maximum;
o le temps de descente Td, c'est à dire l’intervalle de temps entre :  o the descent time Td, i.e. the time interval between:
■ la deuxième image 20 pour laquelle la distance entre le point remarquable 11 de la deuxième image 20 et le point remarquable 1 1 de la première image 10 est maximale, et ■ the second image 20 for which the distance between the remarkable point 11 of the second image 20 and the remarkable point 1 1 of the first image 10 is maximum, and
■ la première deuxième image 20 de la séquence pour laquelle la distance entre le point remarquable 1 1 de la deuxième image 20 et le point remarquable 1 1 de la première image 10 est nulle. ■ the first second image 20 of the sequence for which the distance between the remarkable point 1 1 of the second image 20 and the remarkable point 1 1 of the first image 10 is zero.
Ainsi, il est possible de déterminer la vitesse et la durée de contraction, la vitesse et la durée de relaxation, la fréquence et l’amplitude de contraction. Thus, it is possible to determine the speed and duration of contraction, the speed and duration of relaxation, the frequency and amplitude of contraction.
On peut aussi prévoir, de détecter pendant une période au moins de l’onde de contraction cellulaire si l’amplitude de ladite onde de contraction cellulaire passe par : It is also possible to provide, to detect for at least one period of the cell contraction wave if the amplitude of said cell contraction wave passes through:
au moins deux extrema dont la valeur est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, ou  at least two extrema whose value is greater than a predetermined threshold value, or
comprend un nombre d’extrema supérieur ou inférieur à une valeur seuil prédéterminée. Comme illustré sur la figure 2B l’amplitude de l’onde de contraction passe par un premier maximum E1 , un minimum E2 et un deuxième maximum E3. Cependant, la valeur du minimum E2 de la figure 2B est très inférieure à la valeur du minimum E2 de la figure 2A, ce qui peut être détecté par comparaison à une valeur seuil. includes a number of extrema greater or less than a predetermined threshold value. As illustrated in FIG. 2B, the amplitude of the contraction wave passes through a first maximum E1, a minimum E2 and a second maximum E3. However, the value of the minimum E2 in FIG. 2B is much lower than the value of the minimum E2 in FIG. 2A, which can be detected by comparison with a threshold value.
Il est ainsi possible de détecter des variations dans le rythme des contractions cellulaires, et de détecter des événements contractiles aberrants. It is thus possible to detect variations in the rhythm of cellular contractions, and to detect aberrant contractile events.
Il est ainsi possible de tester la sécurité, l’efficacité ou la toxicité d’une molécule particulière sur des cellules biologiques, en particulier humaines, préalablement à tout test sur un modèle animal. On peut donc prévoir une étape de criblage pharmacologique. It is thus possible to test the safety, efficacy or toxicity of a particular molecule on biological cells, in particular human cells, before any test on an animal model. We can therefore provide a pharmacological screening step.
Par exemple, on enregistre l’onde de contraction cellulaire pour un individu sain (figure 2A), on soumet ces cellules à une molécule particulière et on enregistre l’onde de contraction cellulaire dans ce contexte (figure 2B). On peut ainsi détecter les effets physiologiques de la molécule in- vitro mais aussi directement sur des cellules ayant un patrimoine génétique désiré. For example, we record the cell contraction wave for a healthy individual (Figure 2A), we submit these cells to a particular molecule and we record the cell contraction wave in this context (Figure 2B). We can thus detect the physiological effects of the molecule in vitro but also directly on cells with a desired genetic heritage.
La présente invention trouve donc un intérêt particulier pour le test de nouvelles molécules, de nouveaux médicaments, mais également dans un contexte de pharmacovigilance, ou encore pour étudier des pathologies associées, y compris les effets secondaires, comme décrit ci- dessous. The present invention therefore finds particular interest in the testing of new molecules, of new drugs, but also in the context of pharmacovigilance, or also to study associated pathologies, including side effects, as described below.
Analyse vidéo Video analysis
Chaque point de la figure 3A, 3B, 3C et 3D correspond au résultat ou traitement des cellules d’un individu, correspondant par exemple à l’une des courbes illustrées sur la figure 2A ou la figure 2B. Each point in FIG. 3A, 3B, 3C and 3D corresponds to the result or treatment of the cells of an individual, corresponding for example to one of the curves illustrated in FIG. 2A or in FIG. 2B.
Sur les figures 3A, 3B, 3C et 3D : In Figures 3A, 3B, 3C and 3D:
H représente un individu sain ;  H represents a healthy individual;
M1 représente un individu présentant une première anomalie connue, par exemple une mutation génétique ;  M1 represents an individual with a first known anomaly, for example a genetic mutation;
M2 représente un individu présentant une deuxième anomalie connue, par exemple une autre mutation génétique, ou un second clone de M1. La figure 3A représente la fréquence de l’onde de contraction cardiaque pour 3 individus. Clairement la fréquence moyenne de l’individu H est supérieure à celle de l’individu M1 , elle-même supérieure à celle de l’individu M2. M2 represents an individual with a second known anomaly, for example another genetic mutation, or a second clone of M1. FIG. 3A represents the frequency of the cardiac contraction wave for 3 individuals. Clearly the average frequency of the individual H is higher than that of the individual M1, itself higher than that of the individual M2.
La figure 3B illustre la réponse des cellules, c'est à dire la fréquence moyenne de contraction, des individus H, M1 et M2 après une phase de maturation des cellules. FIG. 3B illustrates the response of the cells, that is to say the average frequency of contraction, of individuals H, M1 and M2 after a phase of maturation of the cells.
La figure 3C représente l’amplitude moyenne de l’onde de contraction cardiaque pour les 3 mêmes individus. Figure 3C represents the average amplitude of the cardiac contraction wave for the same 3 individuals.
La figure 3D illustre la réponse des cellules, c'est à dire l’amplitude moyenne de contraction, des individus H, M1 et M2 après une phase de maturation des cellules. FIG. 3D illustrates the response of the cells, that is to say the average amplitude of contraction, of individuals H, M1 and M2 after a phase of maturation of the cells.
Il est clair que les effets d’une molécule donnée sur la contraction des cellules peuvent ainsi être mesurés. Ce qui peut permettre non seulement de tester directement par exemple l’effet d’une molécule, en particulier thérapeutique et par exemple destinée typiquement au traitement d’une pathologie cardiaque, mais aussi de tester les effets secondaires sur des cardiomyocytes humains ou d’animaux d’une molécule thérapeutique destinée typiquement au traitement d’une pathologie d’un autre organe, par exemple du foie. It is clear that the effects of a given molecule on the contraction of cells can thus be measured. This can allow not only to directly test for example the effect of a molecule, in particular therapeutic and for example typically intended for the treatment of a cardiac pathology, but also to test the side effects on human or animal cardiomyocytes of a therapeutic molecule typically intended for the treatment of a pathology of another organ, for example of the liver.
Au-delà de l’imagerie de contractions cellulaires l’invention peut être mise en oeuvre dans d’autres domaines que la biologie, par exemple en chimie ou en physique, pour l’étude par imagerie de tout phénomène ondulatoire, résonnant ou vibratoire, de préférence périodique. Beyond the imaging of cellular contractions, the invention can be implemented in fields other than biology, for example in chemistry or in physics, for the study by imaging of any wave, resonant or vibratory phenomenon, preferably periodic.
Nomenclature Nomenclature
E1 Premier maximum  E1 First maximum
E2 Premier minimum  E2 First minimum
E3 Deuxième maximum  E3 Second maximum
10 Première image  10 First image
11 Point remarquable  11 Remarkable point
12 Première zone d’intérêt  12 First area of interest
20 Deuxième image  20 Second image
22 Deuxième zone d’intérêt  22 Second area of interest
23 Fenêtre d’arrivée  23 Arrival window

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’analyse automatisée des contractions cellulaires d’un ensemble de cellules biologiques, comprenant : 1. Method for automated analysis of cellular contractions of a set of biological cells, comprising:
Déterminer la position d’un ensemble de points remarquables (11 ) sur la première image Determine the position of a set of remarkable points (11) on the first image
(10) d’une séquence temporelle d’images dudit ensemble de cellules biologiques, ladite séquence comprenant une première image (10) et un ensemble d’au moins une deuxième image (20), (10) of a temporal sequence of images of said set of biological cells, said sequence comprising a first image (10) and a set of at least a second image (20),
Caractérisé en ce qu’il comprend en outre des étapes consistant à :  Characterized in that it further comprises steps consisting in:
Déterminer la position dudit ensemble de points remarquables (11 ) sur la deuxième image (20),  Determine the position of said set of remarkable points (11) on the second image (20),
Et pour au moins un point remarquable (11 ) :  And for at least one remarkable point (11):
Déterminer le déplacement dudit point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20), par comparaison de la position dudit premier point remarquable Determining the displacement of said remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20), by comparing the position of said first remarkable point
(11 ) de la première image (10) et la position dudit deuxième point remarquable (11 ) correspondant de la deuxième image (20). (11) of the first image (10) and the position of said corresponding second remarkable point (11) of the second image (20).
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant en outre : 2. Method according to claim 1, further comprising:
Définir une première zone d’intérêt (12) autour dudit point remarquable (1 1 ) de la première image (10),  Define a first area of interest (12) around said remarkable point (1 1) of the first image (10),
Calculer l’intensité de ladite première zone d’intérêt (12) de la première image (10), Calculate the intensity of said first area of interest (12) of the first image (10),
Définir une deuxième zone d’intérêt (22) sur la deuxième image (20), de préférence centrée sur un point sur la deuxième image (20) ayant les mêmes coordonnées que ledit point remarquable (11 ) de la première image (10), ladite deuxième zone d’intérêt (22) étant de même forme et de mêmes dimensions que la première zone d’intérêt (12), Déplacer la deuxième zone d’intérêt (22) sur un ensemble de positions dans une fenêtre d’arrivée (23) de la deuxième image (20), et à chaque position : Define a second area of interest (22) on the second image (20), preferably centered on a point on the second image (20) having the same coordinates as said remarkable point (11) of the first image (10), said second area of interest (22) being of the same shape and same dimensions as the first area of interest (12), moving the second area of interest (22) to a set of positions in an arrival window ( 23) of the second image (20), and at each position:
o calculer l’intensité de la deuxième zone d’intérêt (22), et  o calculate the intensity of the second area of interest (22), and
o calculer une corrélation entre l’intensité de la deuxième zone d’intérêt (22) de la deuxième image (20) et l’intensité de première zone d’intérêt (12) de la première image (10).  o calculate a correlation between the intensity of the second area of interest (22) of the second image (20) and the intensity of the first area of interest (12) of the first image (10).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape consistant à : 3. The method of claim 2, wherein the step of:
Déterminer le déplacement dudit point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20),  Determine the displacement of said remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20),
Comprend des étapes préalables consistant à : réduire la résolution de la première image (10) et la résolution de la deuxième image (20) selon une pyramide d’images ; Includes preliminary steps consisting of: reducing the resolution of the first image (10) and the resolution of the second image (20) according to a pyramid of images;
rechercher la première zone d’intérêt (12) de la première image (10) dans l’une des images de la pyramide d’images. find the first area of interest (12) of the first image (10) in one of the images in the image pyramid.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, comprenant des étapes consistant à, pour chaque fenêtre d’arrivée (23) : 4. Method according to any one of claims 2 or 3, comprising steps consisting in, for each arrival window (23):
calculer une matrice de corrélation correspondant à l’ensemble de positions de la deuxième zone d’intérêt (22) dans ladite fenêtre, calculate a correlation matrix corresponding to the set of positions of the second area of interest (22) in said window,
détecter la position du pic de corrélation dans ladite matrice de corrélation, et detecting the position of the correlation peak in said correlation matrix, and
assigner comme position du point remarquable (11 ) sur la deuxième image (20) ladite position correspondant au pic de corrélation. assign as position of the remarkable point (11) on the second image (20) said position corresponding to the correlation peak.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des étapes consistant à : 5. Method according to any one of the preceding claims, comprising steps consisting in:
Afficher sur un écran d’affichage au moins l’une parmi la première image (10) et la deuxième image (20), et  Display on a display screen at least one of the first image (10) and the second image (20), and
Sur au moins une image affichée, représenter graphiquement un vecteur entre ledit point remarquable (1 1 ) de la première image (10) et ledit point remarquable (11 ) de la deuxième image (20).  On at least one displayed image, graphically represent a vector between said remarkable point (1 1) of the first image (10) and said remarkable point (11) of the second image (20).
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des étapes consistant à : 6. Method according to any one of the preceding claims, comprising steps consisting in:
Déterminer une onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques par calcul du déplacement dudit point remarquable entre la première image (10) et l’ensemble d’au moins une deuxième image (20) en fonction du temps (t), et  Determine a cell contraction wave of the set of biological cells by calculating the displacement of said remarkable point between the first image (10) and the set of at least one second image (20) as a function of time (t), and
Calculer au moins l’une des valeurs parmi : Calculate at least one of the values from:
o l’amplitude (A) de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the amplitude (A) of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o la vitesse de propagation de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the speed of propagation of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o au moins un gradient de vitesse de propagation de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o at least one propagation speed gradient of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o la période (T) de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques,  o the period (T) of the cellular contraction wave of the set of biological cells,
o la fréquence (V) de l’onde de contraction cellulaire de l’ensemble de cellules biologiques, o l’intervalle de temps entre : o the frequency (V) of the cellular contraction wave of the set of biological cells, o the time interval between:
■ la première image (10) et ■ the first image (10) and
■ la première deuxième image (20) de la séquence pour laquelle le déplacement du point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20) est maximal ; ■ the first second image (20) of the sequence for which the displacement of the remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20) is maximum;
o l’intervalle de temps entre :  o the time interval between:
■ la deuxième image (20) pour laquelle le déplacement du point remarquable (1 1 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20) est maximale, et ■ the second image (20) to which the displacement of the remarkable point (1 1) between the first image (10) and the second image (20) is maximum, and
■ la première deuxième image (20) de la séquence pour laquelle le déplacement du point remarquable (11 ) entre la première image (10) et la deuxième image (20) est nulle. ■ the first second image (20) of the sequence for which the displacement of the remarkable point (11) between the first image (10) and the second image (20) is zero.
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant une étape consistant à détecter pendant une période (T) au moins de l’onde de contraction cellulaire si l’amplitude de ladite onde de contraction cellulaire : 7. Method according to claim 6, comprising a step consisting in detecting during a period (T) at least of the cell contraction wave if the amplitude of said cell contraction wave:
Passe par un nombre de maximum (E1 , E3) prédéterminé et dont la valeur est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, ou  Passes by a predetermined maximum number (E1, E3) and whose value is greater than a predetermined threshold value, or
passe par un nombre de minimum (E2) prédéterminé et dont la valeur est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. goes through a predetermined minimum number (E2) and whose value is less than a predetermined threshold value.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de criblage pharmacologique. 8. Method according to any one of the preceding claims, further comprising a pharmacological screening step.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape préalable de microscopie à contraste de phase dudit ensemble de cellules biologiques pour obtenir ladite séquence temporelle d’images. 9. Method according to any one of the preceding claims, further comprising a prior step of phase contrast microscopy of said set of biological cells to obtain said temporal sequence of images.
10. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 10. Computer program comprising program code instructions for executing the steps of the method according to any one of the preceding claims, when said program is executed on a computer.
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