Labos de recherche, tremplin pour start-up : 4 pépites techno qui dopent l'imagerie

Reactiv’IP fait passer l’analyse d’image à la grande vitesse

Avec la montée en résolution des équipements d’imagerie scientifique, les laboratoires doivent aujourd’hui analyser des quantités colossales de données. Les logiciels de traitement d’images 2D ou 3D, dopés au machine learning, sont devenus des outils essentiels aux chercheurs pour leur permettre d’extraire les informations pertinentes. Mais au prix de trop longs calculs, selon Laurent Bernard, qui a cofondé Reactiv’IP pour accélérer ces traitements. Pendant longtemps, ce spécialiste des mathématiques appliquées a dirigé l’entreprise Noesis, une émanation de l’Inria, qui proposait également une solution de traitement d’images scientifiques. Celle-ci a fini par tomber en 2012 dans l’escarcelle du géant des équipements de laboratoire Thermo Fisher. Un rachat qui a porté un coup au développement du logiciel. « La solution que nous avions mise au point à l’époque est devenue un simple accessoire pour accompagner la vente de microscopes », déplore Laurent Bernard.

En 2013, il décide de reconquérir sa capacité d’innovation en fondant avec des associés Reactiv’IP. Son objectif est de proposer une librairie d’algorithmes à la fois polyvalente, rapide et capable de traiter un gros volume de données. Baptisée IPSDK, elle peut effectuer des tâches variées, allant du comptage de cellules à la détection de défauts. Pour accélérer le temps de calcul, la parallélisation des algorithmes a été repensée en adéquation avec les architectures modernes des machines. « Le bouche-à-oreille et les publications dans lesquelles le logiciel apparaît ont créé une dynamique positive autour de notre solution », affirme Laurent Bernard. Aujourd’hui, Reactiv’IP travaille régulièrement avec le synchrotron européen de Grenoble (ESRF). Derniers travaux en date : l’analyse des images du laboratoire Strobe (Rayonnement synchrotron pour la recherche biomédicale) de l’université Grenoble-Alpes pour mieux comprendre certains mécanismes du vivant. 

Les caméras ultrarapides et ultrasensibles de First Light Imaging

De l’infiniment grand à l’infiniment petit, il n’y a parfois qu’un pas qu’il faut oser franchir. Créé par une équipe d’astronomes du Laboratoire d’astrophysique de Marseille, de l’Observatoire de Haute-Provence et de l’Institut de planétologie de Grenoble, First Light Imaging (FLI) conçoit des caméras scientifiques parmi les plus sensibles et les plus rapides au monde. De quoi capter des événements cosmiques lointains, mais aussi des interactions à l’échelle cellulaire. « En imagerie, l’astronomie et les sciences de la vie ont des besoins très similaires, explique Jean-Luc Gach, le cofondateur et responsable scientifique de la société. La caméra doit pouvoir capter des événements extrêmement fugaces et souvent très mal éclairés. » Dans le spectre visible, c’est-à-dire à des longueurs d’onde comprises entre 400 et 900 nanomètres, les caméras Ocam de FLI utilisent un capteur CCD (dispositif à transfert de charge) et atteignent 2 067 images par seconde. Pour les longueurs d’onde comprises entre 0,8 et 2,5 micromètres – le proche infrarouge –, la caméra C-RED One atteint les 3 500 images par seconde grâce à un capteur e-APD MCT (photodiodes à avalanche).

Ces deux équipements sont très sensibles, avec un bruit de lecture inférieur à un électron. « La plupart des caméras scientifiques avec cette sensibilité ont habituellement une vitesse autour des 100 images par seconde », souligne Jean-Luc Gach. Si les capteurs, développés par des partenaires industriels comme Teledyne e2v, sont importants, c’est le design de la caméra qui permet d’atteindre ces niveaux de performance élevés. Il faut en effet composer avec les problèmes thermiques générés par l’équipement, qui peuvent perturber la qualité des prises de vues. Les équipements de FLI sont placés dans un environnement spécifique afin de réduire ces effets thermodynamiques indésirables. Pour les applications en lumière visible, la caméra doit être maintenue à - 45 °C grâce à un refroidissement en eau. Pour la caméra infrarouge C-RED One, la température doit être descendue jusqu’à - 200 °C grâce à un cryostat afin de maintenir la sensibilité.

FLI compte parmi ses clients de grands noms de la recherche française et internationale, comme le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la Nasa. Depuis quelques années, la société se diversifie en élargissant sa gamme et adapte ses solutions pour les biologistes et l’industrie. Elle travaille notamment avec le Centre de recherche en cancérologie de Marseille (CRCM) sur le développement d’une caméra pour la médecine de précision. 

Amplitude, le pionnier des lasers femtosecondes

Sortis des labos au début des années 2000, les lasers femtosecondes

(10-15 secondes) sont au cœur de techniques comme l’analyse pompe-sonde, permettant de visualiser le mouvement d’atomes, et la microscopie à deux photons. Fondé par d’anciens chercheurs de Thales Laser, Amplitude est devenu l’un des leaders mondiaux des lasers femtosecondes à haute puissance. « Associer impulsions courtes et puissance est un défi. Le procédé d’amplification direct atteint rapidement des intensités trop élevées qui endommagent les optiques », explique Pierre-Mary Paul, son vice-président.

Pour lever ce verrou, la société utilise une technique qui a valu au physicien Gérard Mourou un prix Nobel en 2018 : l’amplification à dérive de fréquence. Celle-ci vient « étirer » dans le temps les différentes longueurs d’onde pour augmenter la durée de l’impulsion. Cela réduit fortement son intensité avant amplification. Cette étape est répétée jusqu’à atteindre le niveau de puissance désiré, puis l’impulsion passe par un compresseur temporel qui la ramène à sa durée initiale. Amplitude est l’un des rares à proposer des lasers pétawatts pour la recherche.