BioSiS / Département Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neurosciences

Ce département associe Biologistes et Cliniciens aux spécialistes du Numérique pour s’attaquer à des questions de recherche tant fondamentale que translationnelle dans les domaines de la Cancérologie et des Neurosciences. BioSiS tient sa force à ses approches interdisciplinaires imbriquant biologie expérimentale, neurosciences, traitement du signal et de l’image. Autant de travaux qui contribuent au développement de méthodes et de stratégies diagnostiques et thérapeutiques ambitieuses dans une démarche pérenne avec le CHRU de Nancy et l’Institut de Cancérologie de Lorraine (ICL).

En cancérologie, un premier projet concerne l’identification de cibles moléculaires stratégiques. Face aux résistances thérapeutiques des cancers du sein métastatiques, ce projet vise à améliorer la prise en charge en prédisant l’échappement thérapeutique via la caractérisation des mécanismes moléculaires à l’origine de la régulation de l’activité des biomarqueurs notamment claudine 1, DDB2 et ERa36 et de leur gène codant.

Le second projet concerne le domaine du théranostic en biophotonique dans lequel nous souhaitons que le laboratoire devienne un acteur majeur et clairement identifiable aux niveaux national et international. La biophotonique est l’application de l’optique à la biologie, dans le cadre de la recherche fondamentale, du diagnostic et de l’intervention biomédicale. C’est un domaine pluridisciplinaire qui relève de la photonique, de la biologie multi-échelle et de l’ingénierie (instrumentation, traitement du signal et des images, systèmes). Ce domaine de pointe, qui inclut toutes les techniques d’analyse optique des processus biologiques, connaît depuis quelques années un très fort développement soutenu par un ensemble d’avancées technologiques dans le domaine des lasers, dans le marquage fluorescent des biomolécules, des nanomédicaments et de l’instrumentation dédiée;

Nous regroupons dans un projet unique autour des interactions rayonnements-tissus, les stratégies thérapeutiques que nous développons en nanomédecine et nos approches en photodiagnostic par l’entremise des méthodes de spectro-imagerie clinique (biopsie optique & imagerie panoramique multimodalités). Les objectifs sont d’obtenir une labellisation de la Ligue contre le Cancer et d’augmenter notre visibilité internationale.

En neurosciences, les travaux autour de l’étude des mécanismes cérébraux de la reconnaissance visuelle chez l’Homme grâce à l’identification et à la localisation des réseaux cognitifs seront renforcés. Ces études bénéficieront de l’enregistrement simultané EEG de surface - EEG de profondeur (SEEG), avec la capacité d’enregistrer simultanément l’activité neurophysiologique du neurone unitaire (en collaboration avec Center for Systems Neurosciences - Leicester) qui est une spécificité du CRAN. L’approche par stimulation périodique rapide qui se concentre sur la fonction visuelle, est déterminante pour relier de façon intelligible les signaux enregistrés à différents niveaux d’organisation cérébrale et dans différentes modalités. Nous souhaitons ainsi progresser sur la modélisation numérique et biophysique multi-échelle en établissant des relations entre l’échelle cellulaire et l’échelle des populations de neurones. Des ressources locales indispensables en traitement du signal/image et modélisation, au sein du CRAN mais plus largement dans la Fédération Charles Hermite contribueront à cette réussite. Cette thématique de recherche pluridisciplinaire ouvre des perspectives de collaborations dans de nombreux domaines (neuropsychiatrie, maladies neurodégénératives, etc.).

Ces projets en cancérologie et neurosciences bénéficient d’une activité de recherche méthodologique en traitement du signal et des images (séparation de sources, restauration d’images, etc.) avec notamment des applications en spectroscopie optique, spectro-imagerie et microscopie. Les thématiques principales concernent la régularisation parcimonieuse de problèmes inverses et les problèmes multidimensionnels, à savoir le traitement d’images hyperspectrales et les approches tensorielles.

Projets de recherche / Membres
Projets / Contrats

ANR RICOCHET
« Traitement du signal bivarié : une approche géométrique pour déchiffrer la polarisation »
[Lien ANR]

EuronanoMed RXNanoBRAIN
« Nanoparticles to optimize the effects of radiotherapy of brain tumors: multi-scale modeling and experimental validation »
[Lien Projet]

INCa RXNanoBRAIN
« Nanoparticules pour optimiser les effets de la radiothérapie appliquée aux tumeurs cérébrales : modélisation multi-échelles et validation expérimentale »
[Lien Projet]

ANR Thèse IA
« Estimation de densités de probabilité en grande dimension par modèles tensoriels de rang faible : application à la caractérisation de cellules cancéreuses »

ANR JCJC LeaFleT
« LEArning neural networks with FLExible nonlinearities by Tensor methods »
[Lien ANR]

EMMIE
« Endoscopie MultiModale pour les lésions Inflammatoires de l'Estomac »
[Lien ANR]

ANR M3ODALITy
« Développement de nouveaux outils moléculaires pour l’imagerie TEP/NIRF »
[Lien ANR]

ANR SEPICOT
« Etude du réseau épileptique à l'aide de l'automatique »
[Lien ANR] [Lien Projet]

ANR OPTIFIN
« Développement d’un procédé de classification et d’analyse permettant de prédire le rendu de finition sur bois et d’un prototype industriel démonstrateur »
[Lien ANR]

ANR BECOSE
« Au delà de l’échantillonnage compressé : algorithmes d’approximation parcimonieuse pour les problèmes inverses mal conditionnés »
[Lien ANR]

Dernières publications [+]
Thomas Elsen, Clément Fauvel, Grégoire Khairallah, Ahmed Zghal, Alain Delconte, Valentin Kupriyanov, Walter Blondel, Marine Amouroux. A dataset of optical spectra and clinical features acquired on human healthy skin and on skin carcinomas. Data in Brief, Elsevier, 2024, 53, pp. 110163  [+]
Monica Toba, Tal Seidel Malkinson, Henrietta Howells, Melissa-Ann Mackie, Alfredo Spagna. Same, same but different? A multi-method review of the processes underlying executive control. Neuropsychology Review, Springer Verlag, 2024  [+]
Angélique Volfart, Bruno Rossion, Hélène Brissart, Thomas Busigny, Sophie Colnat-Coulbois, Louis Maillard, Jacques Jonas. Stability of face recognition abilities after left or right anterior temporal lobectomy. Journal of neuropsychology, Londres : Wiley British Psychological Society, 2024  [+]
Luciano Carvalho Ayres, Ricardo Augusto Borsoi, José Bermudez, Sérgio de Almeida. A generalized multiscale bundle-based hyperspectral sparse unmixing algorithm. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2024, 21, pp. 5502505  [+]
Simon Barthelmé, Pierre-Olivier Amblard, Nicolas Tremblay, Konstantin Usevich. Gaussian process regression in the flat limit. Annals of Statistics, Institute of Mathematical Statistics, 2023, 51, pp. 2471-2505  [+]
Tal Seidel Malkinson, Devin Terhune, Mathew Kollamkulam, Maria Guerreiro, Dani Bassett, Tamar Makin. Gender imbalances in the editorial activities of a selective journal run by academic editors. PLoS ONE, Public Library of Science, 2023, 18, pp. e0294805  [+]