Déchiffrer les principes d’assemblage du biofilm bactérien par imagerie Raman :

de la cellule unique à la matrice extracellulaire.

Nous développons actuellement un projet, visant à déchiffrer les principes d’assemblage du biofilm bactérien par imagerie Raman comprimé de l’échelle de la cellule unique à celle de la matrice extracellulaire. Porté conjointement par le LKB* et le LJP*, l’objectif est de réaliser une cartographie fonctionnelle résolue dans le temps d'un biofilm en formation en engageant une combinaison de microspectroscopies Raman conventionnelle et comprimée, assistée par l’usage de sondes à isotope stable (SIP) et complétée par une analyse computationnelle multiparamétrique. Cette stratégie hybride doit permettre une approche cinétique des processus d’assemblage du biofilm de la cellule unique au stade bi- puis tri-dimensionnel. Une stratégie d’IA destinée à déchiffrer les couplages cellules-ECM jusqu’au stade mature du biofilm sera mise en œuvre. Nous commencerons par imager un biofilm modèle simple d'Escherichia coli, puis des souches d'intérêt médical et environnemental telles que Pseudomonas aeruginosa ou Bacillus thuringiensis. À plus long terme, la réalisation du projet devrait permettre d'aborder la question plus complexe du fonctionnement des communautés multi-espèces, un objet clé de la microbiologie moderne.

The extracellular matrix:

biofilm dark matter controlling biofilm biology, function, and mechanical properties (as shown in a previous work Galy et al., 2012, Biophys. J.)

Raman Imaging and Isotopic Labeling of Escherichia coli. (A) Raman image of bacteria in micro-chamber. (B) Comparison of spectra obtained on bacteria cultured in standard medium (H₂0) and in isotopic medium (D₂O). Preliminary results

Fast compressive Raman bio-imaging will provide time- and space-resolved molecular signatures in a complex  living organization. Compressive Raman exploits new sampling paradigms based on experimental undersampling followed by computational reconstruction. Details in Soldevila, F., Dong, J., Tajahuerce, E., Gigan, S., and de Aguiar, H.B. (2019). Fast compressive Raman bio-imaging via matrix completion. Optica 6, 341-346.