FR3077136A1 - Dispositif d'observation d'une cellule ou d'un ensemble de cellules vivantes - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif d'imagerie (100) pour l'observation du développement d'une cellule ou d'un ensemble de cellules vivantes tel que des embryons (80) comprenant un système d'éclairage (110), des moyens de déplacement relatif et deux systèmes d'imagerie : - un premier système d'imagerie (120) équipé d'une caméra grand champ (121) adaptée pour permettre d'identifier un ou plusieurs embryons (80) à observer ; et - un second système d'imagerie (130) comprenant une caméra petit champ (131) adaptée pour imager un embryon (80) éclairé et permettre d'observer son développement. L'invention porte également sur une boîte de Petri (10) adaptée pour fonctionner avec le dispositif d'imagerie (100) ainsi qu'un procédé d'observation du développement d'embryons par un tel dispositif (100) et un programme d'ordinateur pour la mise en œuvre du procédé.

Description

DISPOSITIF D’OBSERVATION D’UNE CELLULE OU D’UN ENSEMBLE DE CELLULES VIVANTES

DESCRIPTION

Domaine technique [01] La présente invention se rapporte à un dispositif d’imagerie pour l’observation d’une cellule ou d’un ensemble de cellules vivantes tel que le développement d’embryons dans le cadre d’une Fécondation In Vitro (FIV). [02] Plus précisément, l’invention concerne un dispositif d’imagerie pour l’observation d’une cellule ou d’un ensemble de cellules vivantes, une boîte de Pétri associée ainsi qu’un procédé et un produit programme d’ordinateur adaptés à cette observation.

Etat de la technique [03] Les dispositifs d’imagerie actuels pour l’observation d’une cellule ou d’un ensemble de cellules vivantes tel que des embryons sont en majorité des microscopes équipés d’objectifs de grossissement différents, d’un système d’observation direct monoculaire ou binoculaire et généralement d’un système d’observation déporté pour permettre la visualisation de la cellule ou de l’ensemble de cellules vivantes sur un écran vidéo.

[04] La cellule ou l’ensemble de cellules vivantes est placé sur un support puis il est observé à l’aide de différents objectifs permettant de zoomer / dézoomer et voir ainsi la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes selon différents grossissement et donc dans le détail ou de manière globale.

[05] Ces dispositifs ne sont pas très précis dans la manipulation ni faciles d’utilisation. Il faut commencer par regarder la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes avec un faible grossissement pour le localiser et le centrer dans le champ du microscope en le déplaçant manuellement puis changer d’objectif en utilisant des grossissements de plus en plus important pour regarder la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes dans le détail.

[06] Dans le cadre particulier de la réalisation d’une Fécondations In Vitro (FIV), les embryons destinés à être implantés sont sélectionnés en fonction de leur qualité cellulaire, à savoir : leur nombre de cellules, leur régularité (tailles des cellules différentes ou non), et de leur fragmentation. Les embryons sélectionnés sont, en priorité, ceux dont la chronologie de la division cellulaire est respectée, avec des cellules bien régulières et sans fragmentation. Ces paramètres sont censés être un indicateur des meilleures chances de grossesse.

[07] Cette observation se fait en général hors des enceintes de culture embryonnaire adaptées pour reconstituer un environnement idéal, en température et en concentration de gaz, pour le bon développement des embryons. Le document US 2015/0278625 A1 décrit un tel mode d’observation hors incubateur. Or, il a été démontré que ce genre d’observations et surtout le changement brutal d’environnement pour les embryons joue un rôle potentiellement délétère sur le développement de ceux-ci.

[08] Des dispositifs d’imagerie d’embryons ont donc été développés dans le cadre des techniques de Fécondations In Vitro (FIV) afin de permettre une observation in vitro du développement des embryons, après fécondation, dans ce type d’environnement idéal à leur développement.

[09] Cette observation peut se poursuivre sur 2 à 5 jours en fonction des centres de FIV et permet de mieux sélectionner les embryons qui seront transférés dans les voies génitales de la patiente et donc d’améliorer les taux de succès de la FIV.

[10] Deux catégories de dispositifs d’observation existent. Soit le dispositif d’observation est directement intégré dans un système adapté pour reconstituer l’environnement idéal pour le bon développement des embryons, avec des chambres de culture individuelles comprises recevant des boîtes spécifiques à chaque dispositif. Soit le dispositif d’observation est individuel et à mettre dans des enceintes préexistantes avec des boîtes également spécifiques pour l’observation.

[11] Toutes ces spécificités rendent les dispositifs actuels ainsi que leur utilisation très coûteux limitant ainsi leur accès aux structures médicales au budget restreint ou nécessitant une augmentation des frais et/ou des coûts de prise en charge pour les bénéficiaires d’une FIV.

[12] La qualité optique des images, l’identification précise des embryons et le suivi temporel et régulier de leur développement sont des paramètres essentiels à l’utilisation de ces procédés. Or,

a. les systèmes actuels ne permettent pas une localisation précise des embryons, ceux-ci sont confinés dans les espaces réduits limitant le champ d’observation dans les 3 axes x, y et z. Les mouvements naturels de l’embryon peuvent le faire sortir du champ de la zone observable sans possibilité d’une relocalisation ou le faire apparaître en bordure de champ, là où les aberrations optiques sont les plus importantes.

b. l’observation sous une seule incidence n’a pas permis jusqu’à maintenant de pouvoir créer des algorithmes susceptibles de réaliser une aide à l’interprétation.

[13] Il existe donc un réel besoin d’un dispositif d’imagerie palliant les défauts, inconvénients et obstacles de l’art antérieur, en particulier d’un dispositif et d’un procédé permettant d’améliorer la qualité optique et temporelle de l’observation des embryons, permettre une relocalisation si nécessaire des embryons, tout en réduisant les coûts de fabrication et d’utilisation du dispositif permettant ainsi d’améliorer l’accessibilité de la FIV aux personnes concernées.

Description de l’invention [14] Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, l’invention propose en particulier sur un dispositif d’imagerie pour l’observation du développement d’embryons comprenant :

- un système d’éclairage comprenant au moins une source lumineuse adaptée pour éclairer un embryon à observer ;

- un premier système d’imagerie comprenant une caméra grand champ adaptée pour permettre d’identifier un ou plusieurs embryons à observer, les embryons étant déposés dans une boîte de Pétri adaptée ;

- un second système d’imagerie comprenant une caméra petit champ adaptée pour imager un embryon éclairé et permettre d’observer son développement ; et

- des moyens de déplacement relatif de la boîte de Pétri par rapport à l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage et la caméra petit champ du second système d’imagerie de sorte à pouvoir observer un embryon identifié à l’aide du premier système d’imagerie.

[15] De sorte à pouvoir observer un autre embryon, les moyens de déplacement peuvent au choix :

- permettre de déplacer la boîte de Pétri dans laquelle sont déposés les embryons à observer relativement par rapport à l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage et la caméra petit champ du second système d’imagerie, ou

- permettre de déplacer l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage et la caméra petit champ du second système d’imagerie relativement par rapport à la boîte de Pétri dans laquelle sont déposés les embryons à observer.

selon le mode de réalisation choisi.

[16] Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers du dispositif d’imagerie, utilisables seuls ou en combinaison, sont :

[17] le système d’éclairage comprend au moins un type d’éclairage particulier parmi :

- éclairage de type « identification » dans lequel la source lumineuse est adaptée pour optimiser l’identification du ou des embryons à observer par le premier système d’imagerie ;

- éclaire de type « contours » dans lequel la source lumineuse est adaptée pour optimiser le comptage des cellules présentes dans l’embryon observé par le second système d’imagerie ;

- éclairage de type « relief » dans lequel la source lumineuse est adaptée pour optimiser la visualisation de la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon observé par le second système d’imagerie ;

[18] le premier système d’imagerie :

- permet de détecter et visualiser une mire de centrage localisée sur le récipient de la boîte de Pétri dans laquelle se trouve le ou les embryons à observer ;

- permet de définir un repère géométrique permettant de déduire, à partir la position de la mire de centrage, la position d’un élément d’identification localisé sur le récipient de la boîte de Pétri et/ou la position approximative du ou des embryons à observer, en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri utilisée ; et/ou

- permet de détecter la position exacte de l’embryon à observer lorsque l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage et la caméra grand champ du premier système d’imagerie est positionné, à l’aide des moyens de déplacement, au niveau de la position approximative de l’embryon à observer ;

[19] le second système d’imagerie :

- permet de compter le nombre de cellules présentes dans l’embryon observé ; et/ou

- permet de visualiser la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon observé ;

[20] les moyens de déplacement :

[21] permettent de déplacer l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage et la caméra petit champ du second système d’imagerie relativement par rapport à la boîte de Pétri dans laquelle sont déposés les embryons à observer de sorte à pouvoir imager l’embryon dans sa profondeur.

[22] Dans un second aspect l’invention se rapporte à une boîte de Pétri pour l’observation du développement d’embryons par un dispositif d’imagerie tel que défini précédemment comprenant :

- un récipient adapté pour recevoir un ou plusieurs embryons à observer ; et

- un couvercle, le récipient de la boîte de Pétri comprenant en outre :

- un élément d’identification adapté pour permettre l’identification du ou des embryons observés ; et

- une mire de centrage adaptée pour permettre de connaître la position de l’élément d’identification et la position approximative du ou des embryons à observer en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri.

[23] Selon un mode de réalisation de la boîte de Pétri, le fond du récipient comprend également un système de repérage et d’aide à la dépose d’un ou plusieurs embryons, ce système de repérage et d’aide comprenant au moins deux cercles concentriques, le premier cercle étant adapté pour délimiter la zone utile pour recevoir un embryon, le second cercle, de diamètre supérieur au premier, étant adapté pour délimiter une zone où déposer une goutte d’un milieu de culture qui va recouvrir l’embryon précédemment déposé, la position relative de ces cercles concentriques par rapport à la mire de centrage étant connue et faisant partie des caractéristiques de la boîte de Pétri.

[24] Selon un autre mode de réalisation de la boîte de Pétri, le fond du récipient comprend au moins un réservoir à embryon comprenant en son centre une cupule adaptée pour recevoir un embryon, le réservoir étant adapté pour recevoir, en plus l’embryon dans la cupule, une goutte d’un milieu de culture, les positions relatives du réservoir et de la cupule par rapport à mire de centrage étant connue et faisant partie des caractéristiques de la boîte de Pétri.

[25] Dans troisième aspect, l'invention se rapporte à un procédé d’observation du développement d’embryons par un dispositif d’imagerie tel que défini précédemment comprenant :

- une première étape de préparation consistant à déposer successivement un embryon puis une goutte d’un milieu de culture puis de recommencer l’opération en fonction du nombre d’embryons à observer souhaité et enfin recouvrir le tout avec un liquide, de type huile, ou de l’eau, dans une boîte de Pétri telle que définie précédemment, ;

- une seconde étape de repérage de la boîte de Pétri consistant à détecter et visualiser, à l’aide du premier système d’imagerie, la mire de centrage de la boîte de Pétri dans laquelle se trouve le ou les embryons à observer de sorte à pouvoir en déduire la position de l’élément d’identification et la position approximative du ou des embryons par rapport à la mire de centrage en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri ;

- une troisième étape d’identification du ou des embryons à observer consistant à imager et analyser, à l’aide du premier système d’imagerie, l’élément d’identification de la boîte de Pétri dans laquelle se trouve le ou les embryons à observer ; et

- une quatrième étape d’observation d’un premier embryon à l’aide du second système d’imagerie.

[26] Avantageusement, le procédé comprend également, avant l’étape d’observation d’un premier embryon à l’aide du second système d’imagerie, une étape de centrage consistant dans un premier temps à détecter la position exacte de l’embryon à observer à l’aide du premier système d’imagerie et à positionner l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage et le second système d’imagerie sur la position exacte de l’embryon à observer à l’aide des moyens de déplacement de sorte à précentrer l’embryon dans le champ de la caméra petit champ.

[27] Avantageusement, le procédé comprend également, après l’étape d’observation, une étape de déplacement permettant soit l’observation d’un autre embryon, soit l’observation de l’embryon dans sa profondeur, cette étape pouvant être répéter autant de fois que nécessaire.

[28] Dans un quatrième aspect, l’invention se rapporte à un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé d’observation du développement d’embryons tel que décrit précédemment.

Brève description des figures [29] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :

- La figure 1 représente un premier mode de réalisation d’un dispositif d’imagerie selon l’invention ;

- La figure 2 représente un mode de réalisation d’un éclairage de type « identification » ;

- La figure 3 représente un mode de réalisation d’un éclairage de type « contours » ;

- La figure 4 représente un mode de réalisation d’un éclairage de type « texture » ;

- La figure 5 représente un deuxième mode de réalisation d’un dispositif d’imagerie selon l’invention ;

- La figure 6 représente un dispositif d’imagerie selon un autre mode de réalisation de l’invention disposé à l’intérieur d’un incubateur ;

- La figure 7a représente une vue de profil du dispositif d’imagerie disposé l’intérieur d’un incubateur de la figure 6 ;

- La figure 7b représente une vue du dessus du dispositif d’imagerie disposé l’intérieur d’un incubateur de la figure 6 ;

- La figure 8a représente une vue de profil d’un mode de réalisation d’une boîte de Pétri, selon l’invention, posée sur un support ; et

- La figure 8b représente une vue de dessus de la boîte de Pétri de la figure 8a posée sur un support.

- La figure 9 représente un réservoir à embryon présent sur le fond d’une boîte de Pétri selon un mode de réalisation de l’invention ;

- Les figures 10a à 10c représentent un autre mode de réalisation d’une boîte de Pétri selon l’invention, respectivement la figure 10a représente une vue de profil, la figure 10b une vue du dessus et la figure 10c une coupe du profil de la boîte de Pétri ;

- La figure 11a représente une vue du dessus d’une boîte de Pétri selon un autre mode de réalisation de l’invention ;

- La figure 11b représente un vue de profil de la boîte de Pétri selon le mode de réalisation de la figure 11a ;

- La figure 12 représente le synoptique d’un procédé d’observation du développement d’un embryon selon un premier mode de réalisation de l’invention ; et

- La figure 13 représente le synoptique d’un procédé d’observation du développement d’un embryon selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.

Modes de réalisation [30] Afin de rendre plus clair l'objet, les solutions techniques et les avantages de l'invention, l'invention est décrite plus en détail ci-dessous avec la référence aux figures et aux modes de réalisation spécifiques correspondants. Il est important de noter que les modes de réalisation de l'invention et les caractéristiques de ces modes de réalisation peuvent être combinés librement à condition qu’il n’y ait pas de conflit entre les différents éléments.

[31] L’invention porte dans un premier temps sur un dispositif d’imagerie pour l’observation d’une cellule ou d’un ensemble de cellules vivantes puis sur l’utilisation d’un tel dispositif pour l’observation du développement d’embryons.

[32] Afin de simplifier la description, le dispositif d’imagerie pour l’observation d’une cellule ou d’un ensemble de cellules vivantes n’est décrit ci-dessous que dans le cas particulier de l’observation du développement d’embryons. Cette description est cependant généralisable à tous types de cellule ou d’ensemble de cellules vivantes en remplaçant simplement le terme « embryon » utilisé dans la description ci-dessous par le terme « cellule ou ensemble de cellules vivantes ».

[33] La suite de la description porte donc sur un dispositif d’imagerie pour l’observation du développement d’embryons.

[34] Comme illustré Figure 1 et selon un premier mode de réalisation, le dispositif d’imagerie 100 comprend :

• un système d’éclairage 110 comprenant au moins une source lumineuse 111 adaptée pour éclairer un embryon 80 à observer ;

• un premier système d’imagerie 120 comprenant une caméra grand champ 121 adaptée pour permettre d’identifier un ou plusieurs embryons 80 à observer, les embryons 80 étant déposés dans une boîte de Pétri 10 adaptée ;

• un second système d’imagerie 130 comprenant une caméra petit champ 131 adaptée pour imager un embryon 80 éclairé et permettre d’observer son développement ; et • des moyens de déplacement relatif (non représentés) de la boîte de Pétri 10 par rapport à l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 du second système d’imagerie 130 de sorte à pouvoir observer un embryon 80 identifié par le premier système d’imagerie 120.

[35] Dans le mode de réalisation présenté Figure 1, le dispositif 100 est réalisé en configuration « microscope inversé », c’est-à-dire que la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes observé, ici un embryon 80 est éclairé par le dessus et que les systèmes d’imagerie 120 et 130 se trouvent en dessous et observent la lumière transmise par l’embryon 80 qui est un objet translucide. Pour la suite de la description, c’est cette configuration qui est retenue, cependant le dispositif 100 peut aussi bien être réalisé en configuration « normale » (la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes éclairé par le dessous et observé vu de dessus comme avec un microscope de base), qu’en configuration « inversée ».

[36] La prise d’image par la caméra grand champ 121 ou petit champ 131 se fait en transmission à travers l’embryon (ou la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes) soit par la technique dite de diascopie. C’est-à-dire que l’éclairage se trouve d’un côté de l’objet à imager et la caméra de l’autre côté de l’objet.

[37] Ainsi la boîte de Pétri 10 dans laquelle se trouve le ou les embryons 80 à observer doit être transparente à la lumière utilisée pour éclairer l’embryon 80. Dans le cas où la boîte de Pétri 10 est posée sur un support 1, comme dans le mode réalisation présenté Figure 1, ce support 1 devra aussi être transparent à la lumière utilisée pour éclairer l’embryon 80, comme une vitre en verre pour les microscopes classiques dont la lumière est une ampoule ou émettant dans le visible. Ce support 1 peut être une vitre ou encore un tiroir coulissant sur lequel peut être déposé une ou plusieurs boîtes de Pétri 10. Avantageusement, ce support 1 peut comprendre des plots ou rebord permettant de pré-positionner la ou les boîtes de Pétri sur des positions prédéfinies.

[38] Selon le mode de réalisation de l’invention, les moyens de déplacement permettent :

- soit de déplacer la boîte de Pétri 10 dans laquelle sont déposés les embryons 80 à observer relativement par rapport à l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 du second système d’imagerie 130 ;

- soit de déplacer l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 du second système d’imagerie 130 relativement par rapport à la boîte de Pétri 10 dans laquelle sont déposés les embryons 80 à observer.

[39] Dans les deux cas, le déplacement s’effectue dans un plan (X, Y) parallèle au fond de la boîte de Pétri 10.

[40] Avantageusement, le système d’éclairage 110, la caméra grand champ 121 et la caméra petit champ 131 sont solidaires et montés sur une structure en forme de « U » de sorte que le système d’éclairage 110 se trouve en face des caméras grand champ et petit champ comme sur la

Figure 1.

[41] Avantageusement, le système d’éclairage 110 comprend au moins un type d’éclairage particulier parmi les suivants :

- l’éclairage de type « identification » dans lequel la source lumineuse 111 est adaptée pour optimiser l’identification du ou des embryons 80 à observer par le premier système d’imagerie 120 ;

- l’éclairage de type « contours » dans lequel la source lumineuse 111 est adaptée pour optimiser le comptage des cellules présentes dans l’embryon 80 observé par le second système d’imagerie 130 ; et

- l’éclairage de type « relief » dans lequel la source lumineuse 111 est adaptée pour optimiser la visualisation de la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon 80 observé par le second système d’imagerie 130.

[42] L’éclairage de type « identification », est de préférence utilisé pour la détection et la visualisation, par le premier système d’imagerie 120, d’une mire de centrage présente sur la boîte de Pétri 10 ainsi que pour l’imagerie et l’analyse, toujours par le premier système d’imagerie 120, d’un élément d’identification aussi présent sur la boîte de Pétri 10 et permettant l’identification du ou des embryons 80 à observer. Ainsi le choix de la source lumineuse 111 et de la caméra grand champ 121 doit être adapté. Par exemple, la sensibilité de la caméra grand champ 121 doit être optimisée en fonction de la longueur d’onde émise par la source lumineuse 111.

[43] Cet éclairage de type « identification peut aussi être utilisé pour aider à la détection de l’embryon 80 par la caméra grand champ 121 et le premier système d’imagerie 120.

[44] La Figure 2 représente un mode de réalisation d’un éclairage de type « identification ». Dans cette Figure 2, l’objet à identifier ou détecter à l’aide de la caméra grand 121 et du premier système d’imagerie, qui peut être la mire de centrage, l’élément d’identification ou comme dans la Figure 2 l’embryon 80, est éclairé par un éclairage de type homogène ou diffus. Les rayons lumineux 112 issus de la source lumineuse 110 sont concentrés ou focalisés sur l’objet à identifier ou détecter, dans un cône ayant une ouverture angulaire oc_GC de l’ordre de 30°. L’objet observé (mire de centrage, élément d’identification ou embryon 80 / cellule ou ensemble de cellules vivantes) est donc éclairé selon des angles d’incidence variant entre -15° et +15° par rapport à l’axe perpendiculaire P au plan formé par le support 1 de la boîte de Pétri 10 ou la boîte de Pétri 10 elle-même.

[45] L’éclairage de type « contours », est de préférence utilisé pour optimiser la visualisation, par le second système d’imagerie 130, des contours des cellules constituant l’embryon 80 et donc en faciliter leur comptage.

[46] La Figure 3 représente un mode de réalisation d’un éclairage de type « comptage ». Dans cette Figure 3, l’embryon 80 à observer par la caméra petit champ 131 et dont le nombre de cellules sera compté à l’aide du second système d’imagerie 130, est éclairé selon deux axes de préférence symétriques par rapport à l’axe perpendiculaire P au plan formé par le support 1 de la boîte de Pétri 10 ou la boîte de Pétri 10 elle-même. Ainsi, les rayons issus de la source lumineuses 110 sont séparés en deux faisceaux collimatés 113 et 114. Le premier faisceau 113 éclaire l’embryon 80 selon un angle d’incidence β_Ρ01 par rapport à l’axe perpendiculaire P et le second faisceau 114 éclaire l’embryon 80 selon un angle d’incidence 3_PC2. Comme énoncé précédemment, les angles 3_PC1 et 3_PC2 sont de préférence égaux et opposés (i.e. 3_PC1 = - 3_PC2), c’est-à-dire que les faisceaux 113 et 114 sont de préférence symétriques par rapport à l’axe perpendiculaire P. Typiquement, les angles 3_PC1 et 3_PC2 sont de l’ordre de +/-12°. L’angle total entre les deux directions formées par les faisceaux 113 et 114 est donc typiquement de l’ordre de 24°.

[47] L’éclairage de type « texture » est de préférence utilisé pour optimiser la visualisation, par le second système d’imagerie 130, de la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon 80 observé de sorte à permettre d’apprécier le relief et la profondeur de l’embryon 80.

[48] La Figure 4 représente un mode de réalisation d’un éclairage de type « texture ». Dans cette Figure 4, l’embryon 80 à observer par la caméra petit champ 131 et dont la texture et la granularité des cellules vont être visualisées, est éclairé par un seul faisceau lumineux 115. Ce faisceau 115 est collimaté et propage selon un axe incliné d’un angle y_PC par rapport à l’axe perpendiculaire P. La valeur absolue de cet angle y_PC varie typiquement entre 8° et 16°. Aucune direction d’incidence n’est privilégiée par rapport à l’axe perpendiculaire P ou l’embryon 80.

[49] Pour faciliter la réalisation de ces différents éclairages, le système d’éclairage 110 peut être composés de plusieurs sources lumineuses 111, de type DEL (ou LED en anglais). Chacune de ces sources lumineuses 111 peut être commandée individuellement. Il est à noter que les LED ont pour avantage d’être très peu volumineuses de sorte qu’il est possible de dupliquer l’éclairage par un ensemble de LEDs de sorte qu’une LED éclaire un embryon 80.

[50] De préférence, la longueur d’onde de la source lumineuse 111 utilisée (LED ou autre) est dans le domaine du rouge (aux alentours de 630 nm), qui est le domaine le moins nocif pour l’embryon 80. De plus, il est préférable que la source lumineuse 111 soit commandée en mode pulsé de sorte à limiter la durée cumulée d’exposition de l’embryon 80 à la lumière à quelques dizaines de secondes par jour, cela pour ne pas l’endommager. [51 ] La Figure 5 illustre un mode de réalisation de l’invention où le système d’éclairage 110 comprend plusieurs sources lumineuses 111a, 111b, 111c, trois dans cet exemple.

[52] Pour collimater la lumière émise par la source lumineuse 111 et émettre un éclairage homogène ou encore émettre un éclairage diffus, le système d’éclairage 110 pourra comprendre en outre un système optique de mise en forme 140 du faisceau lumineux émis par la source lumineuse 111, tel qu’une lentille ou une matrice de lentilles, des filtres, etc.

[53] Pour ajuster la zone à éclairer, ce système optique de mise en forme 140 pourra également comprendre un masque, tel qu’une plaque avec un trou, pouvant être déplacé de sorte à laisser passer la lumière de la source lumineuse 111 pour que celle-ci éclaire l’embryon 80 à observer. Cela peut notamment est être le cas si la source lumineuse 111 est étendue ou si le système d’éclairage 110 comprennent plusieurs sources lumineuses 111 pilotables séparément ou non. De plus l’utilisation d’un tel masque permet aussi de filtrer les lumières parasites qui pourraient perturber l’observation de l’embryon 80.

[54] Ainsi, dans le cadre de la Figure 5, pour réaliser un éclairage de type « texture » et éclairer l’embryon 80 à observer sur le côté, la source lumineuse 111b située à la verticale de l’embryon 80 pourrait être éteinte et l’une des deux sources lumineuses 111a ou 111c situées sur les côtés de la source lumineuse centrale 111b pourrait être allumée projetant ainsi une lumière oblique sur l’embryon 80.

[55] Concernant le premier système d’imagerie 120 situé, dans le cas des Figures 1 et 5, en dessous de la boîte de Pétri 10 et donc de l’embryon 80 à observer (principe du microscope inversé), celui comprend une caméra grand champ 121 adaptée pour permettre d’identifier d’un ou plusieurs embryons 80 à observer, les embryons 80 étant déposés dans une boîte de Pétri 10 adaptée.

[56] Pour cela, la caméra grand champ 121 est réglée de telle sorte que celle-ci puisse imager une mire de centrage et/ou un élément d’identification présents sur la boîte de Pétri 10 permettant ainsi l’identification du ou des embryons 80 à observer. Pour cela, le premier système d’imagerie 120 comprend en outre une unité de traitement qui analyse l’image capturée par la caméra grand champ 121 pour détecter la mire de centrage et en déduire l’orientation de la boîte de Pétri 10 ainsi que la position de l’élément d’identification et la position approximative du ou des embryons 80 à observer à l’aide des caractéristiques de la boîte de Pétri 10.

[57] Ainsi, le premier système d’imagerie 120 permet de définir un repère géométrique permettant de déduire, à partir la position de la mire de centrage, la position d’un élément d’identification localisé sur le récipient de la boîte de Pétri 10 et/ou une position approximative du ou des embryons 80 à observer, en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri 10 utilisée.

[58] Cette unité de traitement permet aussi d’analyser l’image capturée par la caméra grand champ 121 lorsque celle-ci est positionnée, à l’aide des moyens de déplacement, de sorte à imager l’élément d’identification de la boîte de Pétri 10, de sorte à retrouver dans une base de données préalablement remplie les informations relatives au contenu de la boîte de Pétri 10, c’est-à-dire aux embryons 80, telles que le couple de patients auquel appartiennent les embryons 80, le nombre d’embryons 80 présents dans la boîte, la date de préparation et de mise en place des embryons 80, etc.

[59] A partir des données récupérées via l’élément d’identification et de la position de la caméra grand champ 121 par rapport à la mire de centrage de la boîte de Pétri 10, il est possible d’identifier chacun des embryons 80 observés.

[60] Avantageusement, pour affiner la position de l’embryon 80 à observer, le premier système d’imagerie 120 permet de détecter l’embryon 80 à observer et d’affiner la détermination de la position de l’embryon 80 à observer lorsque l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra grand champ 121 du premier système d’imagerie 120 est positionné, à l’aide des moyens de déplacement, au niveau de la position approximative de l’embryon 80 à observer.

[61 ] Le second système d’imagerie 130, comprend une caméra petit champ 131 adaptée pour imager un embryon 80 éclairé et permettre d’observer son développement.

[62] Pour cela, la caméra petit champ 131 est une caméra dite à « haute résolution ». Celle-ci est typiquement équipée d’un capteur d’image de 1200 x 1000 pixels et d’une résolution de l’ordre de 5 pixels par 1 pm observé.

[63] De plus, de sorte à pouvoir séparer les différentes couches de cellules présentes dans l’embryon 80, la caméra petit champ 131 doit avoir une profondeur de champ relativement faible, de l’ordre de 100 pm.

[64] Pour voir les différentes couches de cellules et donc observer l’embryon 80 dans sa profondeur, les moyens de déplacement permettent avantageusement de déplacer, relativement par rapport à la boîte de Pétri 10, l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 selon un axe Z perpendiculaire au plan défini par la boîte de Pétri 10 ou au plan défini par le support 1.

[65] Le second système d’imagerie 130 comprend également une unité de traitement qui peut être commune avec celle du premier système d’imagerie 120. Grâce à cette unité de traitement, le second système d’imagerie 130 permet de compter le nombre de cellules présentes dans l’embryon 80 observé. Pour cela, l’unité de traitement du second système d’imagerie 130 analyse les images capturées par la caméra petit champ 131 et par des traitements d’image tels que la détection de contours, permet de compter le nombre de cellules présentes dans l’embryon 80 observé.

[66] Le comptage et notamment les traitements d’image sont optimum lorsque l’embryon 80 observé est éclairé à l’aide de l’éclairage de type « contours ».

[67] Le second système d’imagerie 130 permet également de visualiser la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon 80 observé. Pour cela, l’unité de traitement du second système d’imagerie 130 analyse les images capturées par la caméra petit champ 131 et les traite avec des traitements d’image optimisant le rendu visuel de la texture et du grain des cellules présentes dans l’embryon 80 observé.

[68] Avantageusement, pour centrer l’embryon 80 à observer dans le champ de la caméra petit champ 131 et ainsi optimiser son observation, le second système d’imagerie 130 permet de détecter l’embryon 80 à observer et de déterminer sa position exacte lorsque l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 du second système d’imagerie 130 est positionné, à l’aide des moyens de déplacement, au niveau de la position approximative de l’embryon 80 à observer ou de la position affinée déterminées par le premier système d’imagerie 120.

[69] Comme illustré sur la Figure 5, le premier 120 et le second 130 systèmes d’imagerie, notamment la caméra grand champ 121 et la caméra petit champ 131, peuvent avantageusement être déportés à l’aide d’un système optique de renvoi 150, de sorte à rendre le dispositif 100 plus compact. Ce système optique de renvoi 150 peut être constitué par exemple d’une lentille 151 et d’un miroir de renvoi 152 positionné à 45° par rapport à l’axe optique A du dispositif d’imagerie 100, en pointillés sur la Figure 5.

[70] Comme l’illustre la Figure 6, les dimensions du dispositif d’imagerie 100 sont de préférence compatibles avec les incubateurs 200 présents dans les centres de FIV pour que celui-ci puisse être disposé à l’intérieur de tels incubateurs 200. Ainsi, la hauteur et la profondeur du dispositif 100 sont de l’ordre de 30 cm et la largeur du dispositif 100 est de l’ordre de 30 cm à 55 cm environ.

[71 ] Le dispositif d’imagerie 100 de la Figure 6 comporte un tiroir coulissant sur lequel peut être déposé une ou plusieurs boîtes de Pétri 10 comme précédemment indiqué.

[72] Les Figures 7a et 7b représentent respectivement une vue de profil et une vue du dessus du dispositif d’imagerie 100 de la Figure 6 présent dans un incubateur 200. Dans le cas présent, le support 1 faisant toute la largeur du dispositif d’imagerie 100, c’est l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110, la caméra grand champ 121 et la caméra petit champ 131 fixés sur une structure en forme de « U allongé » qui se déplace dans un plan (X, Y) parallèle à celui défini par le support 1 de sorte à pouvoir visualiser soit un autre embryon 80 d’une même boîte de Pétri 10, soit un embryon 80 dans une autre boîte de Pétri 10.

[73] Dans un deuxième temps la boîte de Pétri 10 adaptée pour l’observation du développement d’embryons par un dispositif d’imagerie 100 tel que défini précédemment va être détaillée ci-dessous. Comme précédemment indiqué, il est à noter que cette boîte de Pétri 10 peut également être généralisée et utilisée dans le cadre de l’observation d’autres types de cellule ou d’ensemble de cellules vivantes. Il suffit pour cela de remplacer le terme « embryon » utilisé ci-dessous par « cellule ou ensemble de cellules vivantes ».

[74] Selon un premier mode de réalisation, comme l’illustre la Figure 8a, la boîte de Pétri 10 comprend :

• un récipient 20 adapté pour recevoir un ou plusieurs embryons 80 à observer ; et • un couvercle 30.

[75] De sorte à pouvoir voir les embryons 80 au travers de la boîte de Pétri 10, celle-ci est fabriquée dans un matériau transparent à la lumière émise par le système d’éclairage 110 comme évoqué précédemment. Cette lumière est en général dans le domaine du visible (soit approximativement entre 400 nm et 800 nm). Ainsi le matériau utilisé peut être du verre ou un matériau plastique par exemple.

[76] En référence à la Figure 8b, le fond du récipient 20 comprend une mire de centrage 40 et un élément d’identification 50 adaptés pour permettre l’identification du ou des embryons 80 observés.

[77] Selon le mode de réalisation présenté dans la Figure 8b, la boîte de Pétri 10 est de forme rectangulaire.

[78] La mire de centrage 40 peut être un ensemble de symboles permettant de pouvoir orienter la boîte de Pétri 10 dans l’espace et aussi de définir un repère géométrique permettant de déterminer la position de l’élément d’identification 50 ainsi que la position approximative du ou des embryons 80 à observer par rapport à la mire de centrage 40, en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri 10.

[79] Dans le mode de réalisation présenté Figure 8b la mire de centrage 40 comprend trois carrés pleins 40a disposés dans trois coins d’un carré imaginaire un peu plus grand représenté en pointillé sur la figure. Dans ce mode de réalisation, les dimensions de la boîte de Pétri 10 par rapport au support 1 comprenant un pion d’arrêt 1a font que la boîte de Pétri 10, ne peut être insérée que dans deux positions différentes : soit la mire de centrage 40 est localisée du côté du pion d’arrêt 1a, soit elle est à l’opposé comme c’est le cas sur la Figure 8b. Ainsi selon l’orientation des carrés pleins 40a de la mire de centrage 40, il est possible de définir une origine (le centre du carré imaginaire par exemple) ainsi qu’un repère géométrique (X, Y, Z) orienté selon l’orientation de la mire de centrage 40.

[80] Ainsi, la mire de centrage 40 permet un repérage spatial du fond récipient 20 et par conséquent une indexation de la position / de l’orientation du fond de la boîte de Pétri 10 et des éléments associés à celle-ci comme la position de l’élément d’identification 50 et la position du ou des embryons 80 par rapport à la mire de centrage 40.

[81] L’élément d’identification 50 peut par exemple être un code-barres ou bien un code 2D, de type data-matrix comme représenté sur la Figure 8b. Cet élément d’identification 50 permet notamment de connaître les informations relatives au contenu de la boîte de Pétri 10, c’est-à-dire aux embryons 80 qu’elle contient, telles que le couple de patients auquel appartiennent les embryons 80, le nombre d’embryons 80 présents dans la boîte, la date de préparation et de mise en place des embryons 80, etc. au travers d’une base de données préalablement renseignée.

[82] Selon ce mode de réalisation, les embryons 80 sont répartis de manière linéaire sur une ou plusieurs rangées comme c’est le cas pour la boîte de Pétri 10 rectangulaire illustrée sur la Figure 8b.

[83] Selon un mode de réalisation particulier de la boîte de Pétri 10 illustré Figure 9, le fond du récipient 20 comprend avantageusement au moins un réservoir à embryon 60 comprenant en son centre une cupule 61 adaptée pour recevoir un embryon 80, le réservoir 60 étant également adapté pour recevoir, en plus l’embryon 80 dans la cupule 61, une goutte d’un milieu de culture 62 (typiquement de l’ordre de 6 pl), les positions relatives du réservoir 60 et de la cupule 61 par rapport à mire de centrage 40 étant connue et faisant partie des caractéristiques de la boîte de Pétri 10. Le diamètre de la cupule est typiquement de l’ordre de 1 mm et sa capacité de l’ordre de 0,75 pl. La zone où se trouve le milieu de culture 62 est délimitée par une surélévation du fond du récipient 20 ou bosse 64.

[84] L’ensemble formé par au moins l’embryon 80, la goutte de milieu de culture 62 est ensuite recouvert d’un liquide 63 de type huile, ou de l’eau. Pour cela, les bords du récipient 20 doivent être suffisamment hauts, typiquement de l’ordre de 5 à 10 mm.

[85] Selon un autre mode de réalisation, illustré dans les Figures 10a à 10c et similaire à la celui présenté dans les Figures 8a et 8b, la boîte de Pétri 10 est solidaire d’une plaque transparente 11 comprenant un ergo de préhension 12 permettant une manipulation aisée de la boîte Pétri 10. Cela évite le risque de salir le fond du récipient 20 ou le couvercle 30 ce qui perturberait l’observation de l’embryon 80 et la qualité des images prises par le dispositif 100. Avantageusement, l’ergo de préhension 12 comprend une zone de marquage 13 sur laquelle il est possible d’apposer la mire de centrage 40 ainsi que l’élément d’identification 50 plutôt que dans sur le fond du récipient 20.

[86] La Figure 11a représente un autre mode de réalisation particulier de la boîte de Pétri 10. Dans cet exemple, la boîte de Pétri 10 est circulaire et peut être du commerce telle que la boîte commercialisée par la société Corning Falcon de référence 353655.

[87] L’élément d’identification 50 représenté sur cette Figure 11a est un code-barres accompagné du code alphanumérique correspondant selon la codification choisi par l’utilisateur.

[88] Selon ce mode de réalisation, la boîte de Pétri 10 comprend ici en outre un système de repérage et d’aide à la dépose 70 d’un ou plusieurs embryons 80, ce système de repérage et d’aide 70 comprend au moins deux cercles concentriques, comme illustrés sur la Figure 11a.

[89] Le premier cercle 71 est adapté pour délimiter la zone utile pour recevoir un embryon 80. Son diamètre D1 est typiquement de l’ordre de 2 mm.

[90] Le second cercle 72, de diamètre D2 supérieur au diamètre du premier cercle 71 et concentrique à celui-ci, est adapté pour délimiter une zone où déposer une goutte d’un milieu de culture 62 qui va recouvrir l’embryon 80. Son diamètre est quant à lui de l’ordre de 4 mm.

[91] Enfin, les bords du récipient 20 sont suffisamment hauts de sorte à pouvoir déposer une quantité de liquide 63, de type huile, ou de l’eau, pour recouvrir l’ensemble formé par la goutte de milieu de culture 62 et l’embryon 80, typiquement de l’ordre de 5 à 10 mm.

[92] Dans ce mode de réalisation, les embryons 80 et donc les « zones de dépose » sont répartis selon un cercle de diamètre inférieur à celui de la boîte de Pétri 10.

[93] La Figure 11b représente une vue de profil de la boîte de Pétri 10 (sans le couvercle 30) de la Figure 11a selon la coupe A-A. Le récipient 20 présente ici un fond 25 plat sur lequel les embryons 80 sont déposés.

[94] Avantageusement, les « zones de dépose » définies soit par le réservoir à embryon 60, soit par le système de repérage et d’aide 70, et comprenant chacune un embryon 80 sont repérées par une numérotation 90 pour faciliter leur indexation et donc l’identification de chaque embryon 80.

[95] Selon le mode de réalisation, la mire de centrage 40 et/ou l’élément d’identification 50 peuvent être réalisés directement dans la matière, par usinage du fond du récipient 20 sur sa face interne ou externe, ou par apposition d’une étiquette et/ou de repères autocollants sur le fond extérieur du récipient 20.

[96] Le réservoir à embryon 60 et le système de repérage et d’aide 70 sont eux, de préférence, gravé dans le récipient 20 ou sont façonnés directement lors du moulage du récipient 20.

[97] Dans un troisième temps un procédé de d’observation du développement d’embryons par un dispositif d’imagerie 100 tel que défini précédemment va être détaillée ci-dessous. Comme précédemment indiqué, il est à noter que ce procédé peut également être généralisé et utilisé dans le cadre de l’observation d’autres types de cellule ou d’ensemble de cellules vivantes. Il suffit pour cela de remplacer le terme « embryon » utilisé ci-dessous par « cellule ou ensemble de cellules vivantes».

[98] Selon un premier mode de réalisation général du procédé illustré Figure 12, celui-ci comprend quatre étapes principales :

- une étape de préparation S300 ;

- une étape de repérage S302 ;

- une étape d’identification S304 ; et

- une étape d’observation S310.

[99] La première étape, l’étape de préparation S300, consiste à déposer successivement un embryon 80 puis une goutte d’un milieu de culture 62 (ou inversement une goutte d’un milieu de culture 62 puis un embryon 80) puis de recommencer l’opération en fonction du nombre d’embryons 80 à observer souhaité et enfin recouvrir le tout avec un liquide 63, de type huile, ou de l’eau, dans une boîte de Pétri 10 telle que définie précédemment.

[100] Selon la boîte de Pétri 10 utilisée, l’embryon 80 peut être déposé dans la cupule 61 puis recouvert par un goutte d’un milieu de culture 62 dans le réservoir à embryon 60 ou l’embryon 80 peut être déposé à l’intérieur du premier cercle 71 du système de repérage et d’aide à la pose des embryons 70, et la goutte d’un milieu de culture 62 dans le second cercle 72 du système de repérage et d’aide à la pose des embryons 70 définis précédemment.

[101 ] Avantageusement, suite à cette opération de préparation ou de dépose des embryons 80, une base de données peut être remplie par le préparateur avec les caractéristiques de la boîte Pétri 10 et surtout les données liées aux embryons 80 déposés dans la boîte de Pétri 10 telles que : le couple de patients auquel appartiennent les embryons 80, le nombre d’embryons 80 présents dans la boîte et éventuellement le numéro des emplacements 90 ou « zones de dépose » correspondant, la date de préparation et de mise en place des embryons 80, etc.

[102] La seconde étape, l’étape de repérage S302 de la boîte de Pétri 10 consiste à détecter et visualiser la mire de centrage 40 de la boîte de Pétri 10 dans laquelle se trouve le ou les embryons 80 à observer de sorte à pouvoir en déduire la position de l’élément d’identification 50 et la position approximative du ou des embryons 80 par rapport à la mire de centrage 40 en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri 10.

[103] La mire de centrage 40 est détectée et imagée par la caméra grand champ 121 du dispositif d’imagerie 100 puis l’unité de traitement du premier système d’imagerie 120 analyse les images prises par la caméra grand champ 121 et permet de définir un repère géométrique (X, Y, Z) dont le centre peut par exemple être le centre de la mire de centrage 40. La mire de centrage 40 permet aussi d’orienter dans l’espace la boîte de Pétri 10 et son contenu, notamment l’élément d’identification 50 et le ou les embryons 80 déposés ou les « zones de dépose » des embryons 80, par rapport au dispositif d’imagerie 100 et donc aussi par rapport aux moyens de déplacement.

[104] Pour faciliter la détection de la mire de centrage 40, les moyens de déplacement peuvent permettre d’effectuer soit une sorte de balayage de la surface du support 1 sur lequel est posé la boîte de Pétri 10 par déplacement relatif de la boîte de Pétri 10 et de l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra grand champ 121, soit de se positionner sur des positions prédéfinies où le système d’éclairage 110 doit éclairer la mire de centrage 40 qui doit être dans le champ de la caméra grand champ 121.

[105] La troisième étape, dite étape d’identification S304 du ou des embryons 80 à observer consiste à imager et analyser, à l’aide du premier système d’imagerie 120, l’élément d’identification 50 de la boîte de Pétri 10 dans laquelle se trouve le ou les embryons 80 à observer.

[106] Pour cela, après avoir défini le repère géométrique grâce à l’étape de repérage S302 et déterminer la position de l’élément d’identification 50 et de la position approximative du ou des embryons 80 à observer, les moyens de déplacement déplacent soit la boîte de Pétri 10, soit l’ensemble constitué par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra grand champ 121 de sorte à ce que le système d’éclairage 110 éclaire l’élément d’identification 50 et que la caméra grand champ 121 détecte et image cet élément d’identification 50.

[107] Puis l’unité de traitement du premier système d’imagerie 120 analyse l’image prise par la caméra grand champ 121 et permet d’analyser l’élément d’identification 50 pour remonter aux caractéristiques de la boîte de Pétri 10 observée via une base de données préalablement remplie.

[108] La quatrième étape, dite étape d’observation S310 consiste à imager un premier embryon 80 à l’aide du second système d’imagerie 130.

[109] Pour cela, les moyens de déplacement déplacent relativement la boîte de Pétri 10 et l’ensemble constitué par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 au niveau de la position approximative du premier embryon 80 précédemment déterminée, de sorte à ce que le système d’éclairage 110 éclaire le premier embryon 80 et que la caméra petit champ 131 image celui-ci.

[110] Avantageusement, lors de cette étape d’observation S310, il sera possible de compter le nombre de cellules présentes dans l’embryon 80 observé ou d’observer la texture et le grain de ces cellules grâce au second système d’imagerie 130 et éventuellement aussi grâce à un éclairage adapté.

[111 ] La Figure 13 présente le synoptique d’un autre mode de réalisation du procédé d’observation comprenant des étapes supplémentaires optionnelles représentées en pointillé dans le schéma.

[112] L’embryon 80 pouvant se déplacer au cours de son développement dans la goutte de milieu de culture 62, il est avantageux, de rajouter une étape intermédiaire avant l’observation de l’embryon 80 dite étape de centrage S306. Cette étape facultative de centrage S306, consiste dans un premier temps à détecter la position exacte de l’embryon 80 à observer à l’aide du premier système d’imagerie 120, lorsque l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra grand champ 121 est positionné (ou la boîte de Pétri 10 selon l’ensemble qui est déplacé par les moyens de déplacement) sur la position approximative de l’embryon 80 à observer défini grâce à l’étape de repérage S302, puis à positionner l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et le second système d’imagerie 130 (ou la boîte de Pétri 10) sur la position exacte de l’embryon 80 à observer à l’aide des moyens de déplacement de sorte à précentrer l’embryon 80 dans le champ de la caméra petit champ 131.

[113] Une autre méthode de centrage de l’embryon 80 dans le champ de la caméra petit champ 131, qui peut venir en complément ou en remplacement de l’étape de centrage S306, s’appelle l’étape d’ajustement S308. Cette étape facultative d’ajustement S308, consiste à déplacer relativement la boîte de Pétri 10 et l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 soit sur la position approximative de l’embryon 80 à observer comme déterminé dans l’étape de repérage S302, soit sur la position exacte de l’embryon 80 comme déterminé dans l’étape de centrage S306, puis de détecter à l’aide du second système d’imagerie 130 l’embryon 80 et sa position dans l’image de la caméra petit champ 131 pour le recentrer ensuite dans le champ de la caméra petit champ 131 à l’aide des moyens de déplacement, en déplaçant relativement la boîte de Pétri 10 et l’ensemble formé par au moins formé le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131. Pour cela, l’unité de traitement du second système d’imagerie 130 peut déterminer la position du centre de l’embryon 80 observé et calculer le déplacement à effectuer pour positionner le centre de l’embryon 80 dans le centre du champ de la caméra petit champ 131 puis envoyer les consignes correspondantes aux moyens de déplacement.

[114] De sorte à pouvoir observer un autre embryon 80 ou à pouvoir observer l’embryon 80 dans sa profondeur, une étape de déplacement S312 peut être réalisée à l’aide des moyens de déplacement suite à l’étape d’observation S310.

[115] Dans le cas de l’observation d’un autre embryon 80, le déplacement relatif entre la boîte de Pétri 10 et de l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 se fait selon un plan parallèle au plan horizontal défini par la boîte de Pétri 10 ou à celui défini par le support 1 sur lequel est posée la boîte de Pétri 10. Le déplacement se fait de sorte à ce que l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 soit positionné au niveau de la position approximative du nouvel embryon 80 à observer tel que déterminé dans l’étape de repérage S302.

[116] Avant d’observer le nouvel embryon 80, il est possible de refaire un pré-centrage selon l’étape de centrage S306 puis un ajustement selon l’étape d’ajustement S308 de la position du nouvel embryon 80 à observer de sorte à ce qu’il soit bien centré dans le champ de la caméra petit champ 131 et donc entier dans l’image. Cette étape de déplacement horizontal S312a peut être répétée autant de fois qu’il y a d’embryons 80 à observer.

[117] Il est à noter que pour gagner du temps lors de l’observation de plusieurs embryons, l’unité de traitement du premier système d’imagerie 120 comme celle du second système d’imagerie 130 peuvent conserver en mémoire les positions précédentes des embryons 80 observés (i.e. les positions approximatives, exactes et ajustées) pour pouvoir commander aux moyens de déplacement d’aller directement à ces positions. Ainsi, le timelapse entre deux prises d’image d’un même embryon est diminué et l’évolution temporelle de l’embryon est mieux observée.

[118] Dans le cas de l’observation de l’embryon 80 dans sa profondeur, le déplacement relatif entre la boîte de Pétri 10 et l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 se fait cette fois-ci perpendiculairement au plan horizontal défini par la boîte de Pétri 10 ou à celui défini par le support 1 sur lequel est posé la boîte de Pétri 10. Ce déplacement est de l’ordre de quelques micromètres (par exemple de 5 pm à 100 pm, typiquement de 20 pm). Cette étape de déplacement vertical S312b peut être répétée autant de fois que nécessaire afin d’observer l’embryon 80 sur toute sa profondeur.

[119] Il est à noter qu’un dispositif d’imagerie 100 peut fonctionner avec différents types de boîte de Pétri 10 comme précédemment définis : des boîtes rectangulaires avec des « zones de dépose » réparties linéairement ou des boîtes circulaires avec des « zones de dépose » réparties selon un cercle de diamètre inférieur à celui de la boîte de Pétri 10. Ainsi pour connaître le type de boîte utilisé, il est possible d’avoir différents types de mire de centrage 40 un pour chaque forme de boîte de Pétri 10.

[120] Sinon, il est possible de n’avoir qu’une seule mire de centrage 40 mais dans ce cas-là, l’information sur la forme de la boîte de Pétri 10 et donc sur la position des éléments qui la composent (élément d’identification 50 et embryons 80, système de repérage 70, réservoir à embryon 60, etc.) doit être renseignée via l’élément d’identification 50. La détermination de la position approximative du ou des embryons 80 contenus dans la boîte de Pétri 10 ne pourra alors se faire que dans l’étape d’identification.

[121] Dans le cas où un dispositif d’imagerie 100 peut contenir plusieurs boîtes de Pétri, la position des boîtes dans le dispositif 100 pourra être détectée via un balayage de la surface du support 1 sur lequel sont disposées les boîtes de Pétri à l’aide des moyens de déplacement déplaçant relativement les boîtes de Pétri et l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra grand champ 121, et à l’aide du premier système d’imagerie 120 qui détectera et analysera le nombre de mire de centrage 40 présentes. Ou bien, le support 1 sera adapté pour définir une zone prédéterminée pour chaque boîte, par exemple par un système de tiroir ou de pions d’arrêt ou cales.

[122] Pour pouvoir observer l’évolution du développement d’un embryon 80 dans son ensemble les images prises par la caméra petit champ 131 pourront être enregistrées en prenant soin d’identifier l’embryon 80 et la date et l’heure de la prise de vue.

[123] L’invention porte également un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur. Ce programme d’ordinateur comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé d’observation du développement d’embryons (respectivement d’une cellule ou d’un ensemble de cellules vivantes) tel que précédemment défini.

[124] Pour optimiser l’observation des embryons 80 et notamment réduire au maximum l’écart entre chaque prise de vue par la caméra petit champ 131, le programme ordinateur pourra optimiser le déplacement de l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 grâce à la connaissance des positions approximatives des embryons 80, et/ou à la position exacte ou réajustée qui pourront être gardées en mémoire.

[125] Avantageusement, ce programme d’ordinateur pourra également permettre de visionner les images prises d’un embryon 80 soit sous forme d’une vidéo retraçant son évolution au fil du temps, soit image par image.

[126] L’invention telle que précédemment décrite présente de multiples avantages.

[127] Le dispositif d’imagerie n’est plus équipé d’un jeu d’objectifs de grossissements différents à manipuler manuellement comme sur les microscopes actuels mais il est équipé de deux caméras :

- une caméra grand champ 121 permettant l’identification de la boîte de Pétri 10 donc des cellules ou ensembles de cellules vivantes ou des embryons 80 contenus à l’intérieur et permettant aussi la détection de ces cellules ou ensembles de cellules vivantes ou embryons afin de déterminer leur position pour pouvoir positionner au mieux (i.e. de centrer) l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage 110 et la caméra petit champ 131 pour une bonne observation (i.e. cellule ou ensemble de cellules vivantes centré dans le champ de la caméra petit champ et non plus en bord de champ) ;

- une caméra petit champ 131 permettant l’observation haute résolution de la cellule ou l’ensemble de cellules vivantes ou de l’embryon (i.e. l’observation des cellules le composant).

[128] Les contraintes vis-à-vis de la dépose des embryons 80 (ou des cellules ou ensembles de cellules vivantes) qui peuvent se déplacer, sont donc relâchées et l’observation est améliorée car les embryons (respectivement les cellules ou ensembles de cellules vivantes) sont centrés dans le champ de la caméra petit champ 131, là où les performances optiques sont optimales.

[129] Les différents types d’éclairage que peut comprendre le dispositif d’observation permettent d’optimiser les traitements d’image associés aux différentes phases du processus d’observation tel que l’identification de la boîte de Pétri et donc des embryons, leur détection par le premier ou le second système d’imagerie 120 et 130 pour permettre leur centrage dans le champ de la caméra petit champ 131, ou encore le comptage du nombre de cellules présentes dans l’embryon 80 observé.

[130] Enfin, le processus d’observation est optimisé de manière à permettre un suivi régulier et un time-lapse le plus court possible entre deux prises de vue d’un même embryon pour aider au mieux la sélection de celui-ci avant son implantation et dont la chronologie de la division cellulaire et l’aspect de ces cellules sont des critères importants pour la réussite de la FIV.

[131] La description et les dessins illustrent simplement les principes de l'invention. On comprendra ainsi que l'homme du métier sera capable de concevoir diverses variantes qui, bien que non explicitement décrites ou illustrées ici, incorporent les principes de l'invention. En outre, tous les exemples cités ici sont principalement destinés à des fins pédagogiques pour aider le lecteur à comprendre les principes de l'invention et les concepts apportés par l'inventeur à l'art antérieur et doivent être interprétés comme étant sans limitation à ces exemples et conditions spécifiquement cités. Par ailleurs, toutes les déclarations dans lesquelles des principes, aspects et modes de réalisation de l'invention, ainsi que des exemples spécifiques de ceux-ci, sont censés englober des équivalents de ceux-ci. En 5 outre, bien que l’invention décrite porte sur un dispositif d’imagerie d’un embryon lors de son développement, ledit dispositif peut également être utilisé pour l’observation de toute cellule ou ensemble de cellules vivantes, l’embryon n’étant qu’un exemple de cellule ou d’ensemble de cellules vivantes.

Claims (17)

1. Dispositif d’imagerie (100) pour l’observation du développement d’embryons comprenant :

• un système d’éclairage (110) comprenant au moins une source lumineuse (111) adaptée pour éclairer un embryon (80) à observer ;

• un premier système d’imagerie (120) comprenant une caméra grand champ (121) adaptée pour permettre d’identifier un ou plusieurs embryons (80) à observer, les embryons (80) étant déposés dans une boîte de Pétri (10) adaptée ;

• un second système d’imagerie (130) comprenant une caméra petit champ (131) adaptée pour imager un embryon (80) éclairé et permettre d’observer son développement ; et • des moyens de déplacement relatif de la boîte de Pétri (10) par rapport à l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage (110) et la caméra petit champ (131) du second système d’imagerie (130), selon un plan parallèle au plan horizontal défini par la boîte de Pétri (10), de sorte à pouvoir observer un embryon (80) identifié à l’aide du premier système d’imagerie (120).

2. Dispositif d’imagerie selon la revendication 1 dans lequel les moyens de déplacement permettent de déplacer la boîte de Pétri (10) dans laquelle sont déposés les embryons (80) à observer relativement par rapport à l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage (110) et la caméra petit champ (131) du second système d’imagerie (130), la boîte de Pétri (10) étant par conséquent mobile par rapport à l’ensemble fixe formé par au moins le système d’éclairage (110) et la caméra petit champ (131) du second système d’imagerie (130).

3. Dispositif d’imagerie selon la revendication 1 dans lequel les moyens de déplacement permettent de déplacer l’ensemble formé par au moins le système d'éclairage (110) et la caméra petit champ (131) du second système d’imagerie (130) relativement par rapport à la boîte de Pétri (10) dans laquelle sont déposés les embryons (80) à observer, la boîte de Pétri (10) étant par conséquent fixe par rapport à l’ensemble mobile formé par au moins le système d’éclairage (110) et la caméra petit champ (131 ) du second système d’imagerie (130).

4. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel le système d’éclairage (110) comprend au moins un type d’éclairage particulier parmi :

• éclairage de type « identification » dans lequel la source lumineuse (111) est adaptée pour optimiser l’identification du ou des embryons (80) à observer par le premier système d’imagerie (120) ;

• éclairage de type « contours » dans lequel la source lumineuse (111) est adaptée pour optimiser le comptage des cellules présentes dans l’embryon (80) observé par le second système d’imagerie (130) ;

• éclairage de type « relief » dans lequel la source lumineuse (111) est adaptée pour optimiser la visualisation de la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon (80) observé par le second système d’imagerie (130).

5. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel le premier système d’imagerie (120) permet de détecter et de visualiser une mire de centrage (40) localisée sur le récipient (20) de la boîte de Pétri (10) dans laquelle se trouve le ou les embryons (80) à observer.

6. Dispositif d’imagerie (100) selon la revendication 5 dans lequel le premier système d’imagerie (120) permet de définir un repère géométrique permettant de déduire, à partir la position de la mire de centrage (40), la position d’un élément d’identification (50) localisé sur le récipient (20) de la boîte de Pétri (10) et/ou la position approximative du ou des embryons (80) à observer, en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri (10) utilisée.

7. Dispositif d’imagerie (100) selon la revendication 6 dans lequel le premier système d’imagerie (120) permet de détecter l’embryon (80) à observer et d’affiner la détermination de la position de celui-ci, lorsque l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage (110) et la caméra grand champ (121) du premier système d’imagerie (120) est positionné, à l’aide des moyens de déplacement, au niveau de la position approximative de l’embryon (80) à observer.

8. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel le second système d’imagerie (130) permet de compter le nombre de cellules présentes dans l’embryon (80) observé.

9. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une des revendications 1 à 8 dans lequel le second système d’imagerie (130) permet de visualiser la texture et la granularité des cellules présentes dans l’embryon (80) observé.

10. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une des revendications 1 à 9 dans lequel les moyens de déplacement permettent de déplacer selon un axe perpendiculaire au plan horizontal défini par la boîte de Pétri (10) l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage (110) et la caméra petit champ (131) du second système d’imagerie (130) relativement par rapport à la boîte de Pétri (10) dans laquelle sont déposés les embryons (80) à observer de sorte à pouvoir imager l’embryon (80) dans sa profondeur.

11. Boîte de Pétri (10) pour l’observation du développement d’embryons par un dispositif d’imagerie (100) tel que défini dans les revendications 1 à 10 comprenant :

• un récipient (20) adapté pour recevoir un ou plusieurs embryons (80) à observer ; et • un couvercle (30) ;

caractérisée en ce que le récipient (20) comprend en outre :

• un élément d’identification (50) adapté pour permettre l’identification du ou des embryons (80) observés ; et • une mire de centrage (40) adaptée pour permettre de connaître la position de l’élément d’identification (50) et la position approximative du ou des embryons (80) à observer en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri (10).

12. Boîte de Pétri (10) selon la revendication 11 telle que le fond du récipient (20) comprend également un système de repérage et d’aide à la dépose (70) d’un ou plusieurs embryons (80), ce système de repérage et d'aide (70) comprenant au moins deux cercles concentriques, le premier cercle (71) étant adapté pour délimiter la zone utile pour recevoir un embryon (80), le second cercle (72), de diamètre supérieur au premier, étant adapté pour délimiter une zone où déposer une goutte d’un milieu de culture (62) qui va recouvrir l’embryon (80) précédemment déposé, la position relative de ces cercles concentriques par rapport à la mire de centrage (40) étant connue et faisant partie des caractéristiques de la boîte de Pétri (10).

13. Boîte de Pétri (10) selon la revendication 11 telle que le fond du récipient (20) comprend au moins un réservoir à embryon (60) comprenant en son centre une cupule (61) adaptée pour recevoir un embryon (80), le réservoir (60) étant adapté pour recevoir, en plus l’embryon (80) dans la cupule (61), une goutte d’un milieu de culture (62), les positions relatives du réservoir (60) et de la cupule (61 ) par rapport à mire de centrage (40) étant connue et faisant partie des caractéristiques de la boîte de Pétri (10).

14. Procédé d’observation du développement d’embryons par un dispositif d’imagerie (100) tel que défini dans l’une des revendications 1 à 10 comprenant :

• une première étape de préparation (S300) consistant à déposer successivement un embryon (80) puis une goutte d’un milieu de culture (62) puis de recommencer l’opération en fonction du nombre d’embryons (80) à observer souhaité et enfin recouvrir le tout avec un liquide (63), de type huile, ou de l’eau, dans une boîte de Pétri (10) telle que définie dans l’une des revendications 12 à 13, ;

• une seconde étape de repérage (S302) de la boîte de Pétri (10) consistant à détecter et visualiser, à l’aide du premier système d’imagerie (120), la mire de centrage (40) de la boîte de Pétri (10) dans laquelle se trouve le ou les embryons (80) à observer de sorte à pouvoir en déduire la position de l’élément d’identification (50) et la position approximative du ou des embryons (80) par rapport à la mire de centrage (40) en fonction des caractéristiques de la boîte de Pétri (10);

• une troisième étape d’identification (604) du ou des embryons (80) à observer consistant à imager et analyser, à l’aide du premier système d’imagerie (120), l’élément d’identification (50) de la boîte (10) dans laquelle se trouve le ou les embryons (80) à observer ; et • une quatrième étape d’observation (S310) d’un premier embryon à l’aide du second système d’imagerie (130).

15. Procédé d’observation du développement d’embryons selon la revendication 14 comprenant en outre, avant l’étape d’observation (S310), une étape de centrage (S306) consistant dans un premier temps à détecter la position exacte de l’embryon (80) à observer à l’aide du premier système d’imagerie (120) et à positionner l’ensemble formé par au moins le système d’éclairage (110) et le second système d’imagerie (130) sur la position exacte de l’embryon (80) à observer à l’aide des moyens de déplacement de sorte à pré-centrer l’embryon (80) dans le champ de la caméra petit champ (131).

16. Procédé d’observation du développement d’embryons selon l’une des revendications 14 à 15 comprenant en outre, après l’étape d’observation (S310), une étape de déplacement (S312) permettant soit l’observation d’un autre embryon (80), soit l’observation de l’embryon (80) dans sa profondeur, cette étape pouvant être répéter autant de fois que nécessaire.

17. Produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé d’observation du développement d’embryons selon l’une au moins des revendications 14 à 16.