Conditional Random Fields for tubulin-microtubule segmentation in cryo-electron tomography

International audienceCryo-electron tomography allows 3D observation of biological specimens in their native and hydrated state at high spatial resolution (4-5 nanometers). Traditionally cryo-tomograms have very low signal-to-noise ratios and conventional image segmentation methods are limited yet. In this paper, we formulate the segmentation problem of both small tubulin aggregates and microtubules against the background as a two class labeling problem in the Conditional Random Field framework. In our approach, we exploit image patches to take into account spatial contexts and to improve robustness to noise. Because of the contrast anisotropy in the specimen thickness direction, each 2D section of the 3D tomogram is segmented separately with an optional update of reference patches. This method is evaluated on synthetic data and on cryo-electron tomograms of in vitro microtubules

Segmentation of fibers in cryo-electron tomograms.

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Single versus dual-axis cryo-electron tomography of microtubules assembled in vitro: limits and perspectives

International audienceSingle-axis cryo-electron tomography of vitrified specimens has become a method of choice to reconstruct in three dimensions macromolecular assemblies in their cellular context or prepared from purified components. Here, we asked how a dual-axis acquisition scheme would improve three-dimensional reconstructions of microtubules assembled in vitro. We show that in single-axis tomograms, microtubules oriented close to the perpendicular of the tilt axis display diminished contrast, and ultimately transform into sets of parallel lines oriented in the direction of the electron beam when observed in cross-section. Analysis of their three-dimensional Fourier transform indicates that this imaging artifact is due to a decrease in the angular sampling of their equatorial components. Although the second orthogonal series does not fully complement the first one at the specimen level due to increased radiation damage, it still allows elongated features oriented in any directions to be correctly reconstructed, which might be essential for highly heterogeneous specimens such as cells

Three dimensional reconstruction of 14 protofilaments GMPCPP-microtubules using TubuleJ.

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Three dimensional reconstruction of 14 protofilaments GMPCPP-microtubules using TubuleJ.

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Cryo-Electron Tomography of microtubules assembled in vitro from purified components.

International audienceCryo-electron tomography of vitrified specimens allows visualization of thin biological samples in three-dimensions. This method can be applied to study the interaction of proteins that show disorder and/or bind in a nonregular fashion to microtubules. Here, we describe the protocols we use to observe microtubules assembled in vitro in the presence of XMAP215, a large and flexible protein that binds to discrete sites on the microtubule lattice. Gold particles are added to the mix before vitrification to facilitate image acquisition in low-dose mode and their subsequent alignment before tomographic reconstruction. Three-dimensional reconstructions are performed using the IMOD software, processed with ImageJ and visualized in UCSF Chimera. Extraction of features of interest is performed using a patch-based algorithm (CryoSeg) developed in the laboratory. All the software used in this procedure is freely available or can be obtained on request, and run on most operating systems

Accompagnement parental renforcé pour améliorer la prévention des troubles del’oralité en néonatologie : résultats préliminaires du projet PARENTALIM

Introduction : La prévention des risques de développement de troubles de l’oralité chez les enfantsnés prématurés est bénéfique pour leur développement global. En effet, les conséquences de telstroubles touchent la prise alimentaire, le développement somatique, cognitif et langagier et concernentencore 40% des enfants nés prématurés à l’âge de 5 ans. Leur prise en charge n’est pas toujoursadaptée et a un coût non négligeable.L’application de protocoles standardisés de stimulations oro-faciales (SOF) reste controversée car maladaptée à la situation de chaque enfant. Mieux accompagner les parents pour favoriser ledéveloppement alimentaire des enfants reste crucial, mais des efforts sont encore nécessaires.Objectif : Cette étude vise à tester l’efficacité de l’intervention PARENTALIM sur l’accès à l’autonomiealimentaire des nouveau-nés prématurés en tenant compte du niveau de risque néonatal, parcomparaison à l’efficacité d’un protocole de SOF.Matériel et méthode : Une étude observationnelle est menée. Deux groupes de 11 nouveau-nésprématurés ont été comparés après appariement un pour un, selon leur genre, âge, poids, taille,périmètre crânien à la naissance, durée d’alimentation parentérale, poids et ration bue en ml/kg/jour audébut de la transition alimentaire. L’un des groupes a bénéficié d’un protocole de SOF, l’autre del’intervention PARENTALIM. Celle-ci vise à accompagner les parents en leur offrant un livretd’information illustré sur le développement alimentaire des nouveau-nés prématurés et 5 entretiensorthophoniques individualisés. Pour chaque enfant, un indicateur de risque néonatal a été calculé surle principe du PERI (Scheiner & Sexton, 1991), et la durée de transition alimentaire et précocité d’accèsà l’autonomie alimentaire par rapport au risque néonatal mesurées.Résultats : Le niveau de risque périnatal et la durée de transition alimentaire ne sont pas différentspour ces 2 groupes d’enfants. Pourtant, le groupe d’enfants de parents accompagnés avec l’interventionPARENTALIM manifeste une précocité d’autonomie alimentaire par rapport au niveau de risquenéonatal significativement plus faible et moins variable que les enfants ayant été intégrés dans unprotocole de SOF plus standardisé (Zajusté=2,03 ; pajsuté=0,04).Conclusion : Ces résultats préliminaires montrent que proposer un accompagnement parentalindividualisé dans la logique des soins de développement comme intervention de prévention destroubles précoces de l’oralité favorise un accès à l’autonomie alimentair

Daughter centriole morphogenesis and structural details of isolated human centrosomes revealed by cryo-electron tomography.

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Electron cryo-tomography of microtubule assemblies: automatic segmentation of tomograms with CryoSeg.

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