Laure Blanc-Féraud : Développer de nouveaux algorithmes pour une microscopie numérique haute résolution
Directrice de recherche CNRS au laboratoire Informatique, Signaux et Systèmes de Sophia-Antipolis (I3S - CNRS/Université Côte d'Azur), Laure Blanc-Féraud est une spécialiste du traitement d’images appliqué à la biologie. Menant des recherches théoriques sur l’estimation et l’optimisation numérique pour la reconstruction d'images, elle applique ses résultats à la microscopie optique par fluorescence. Ses travaux les plus récents visent à améliorer par traitement numérique la résolution de cet instrument d’observation très utilisé par les biologistes. Pour ses nombreuses contributions scientifiques aux problèmes inverses dans le domaine du traitement d'images, Laure Blanc-Féraud vient d’être élevée au rang de Fellow de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
Le traitement d’images est au centre des recherches de Laure Blanc-Féraud depuis plusieurs décennies. Après un DEA en mathématiques et automatique à l’université Paris Dauphine, elle décide de poursuivre ses études à l’université Côte d’Azur (UCA) où elle soutient, en 1989, une thèse de doctorat sur la modélisation d’images et son application à la compression numérique et à la restauration d’images floues. Recrutée au CNRS l’année suivante, Laure Blanc-Féraud intègre l’I3S de Sophia-Antipolis où elle est promue directrice de recherche en 2003. Les travaux qu’elle mène au sein de ce laboratoire portent sur la reconstruction d’images dans la perspective d’améliorer leur résolution. « Partant de données physiques enregistrées, je cherche à construire une image à haute résolution sans distorsions ni bruits liés aux techniques d'acquisition », résume la scientifique.
Situées à la croisée des mathématiques appliquées, de la physique et de la mise au point d’outils algorithmiques, ses recherches vont tout d’abord se focaliser sur l'imagerie satellite et aérienne dédiée à l'observation de la Terre. Ses travaux dans ce domaine ont abouti à la conception de systèmes de traitements numériques des données issues des capteurs satellitaires dans le cadre de collaborations industrielles avec le Centre national d'études spatiales (CNES) ou la société Astrium. « En m’inspirant de modèles mathématiques en mécanique des fluides ou en électromagnétisme, j’ai pu élaborer, en collaboration avec Gilles Aubert professeur de mathématiques à l’UCA, de nouveaux algorithmes de traitement d'images satellites capables de mieux prendre en compte les singularités et les textures dans leurs différentes composantes », explique Laure Blanc-Féraud.
Au milieu des années 2000, Laure Blanc-Féraud choisit d’orienter ses recherches vers les applications en biologie. « Ce tournant applicatif a fait suite à ma rencontre avec Jean-Christophe Olivo-Marin lors d’une conférence internationale consacrée au traitement d’images organisée à Barcelone en septembre 2000, précise la directrice de recherche au CNRS. C’est en découvrant les travaux de ce chercheur de l’Institut Pasteur sur l’imagerie biologique et l’analyse d’images microscopiques que j’ai décidé de me focaliser sur l’amélioration de la qualité et de la résolution des microscopes optiques par fluorescence pour l’imagerie biologique. »
Depuis lors, la scientifique n’a eu de cesse de multiplier les collaborations avec des biophysiciens qui conçoivent ces outils d’observations et les biologistes qui les utilisent au quotidien. Son objectif : mettre au point des algorithmes permettant de dépasser la limite de résolution physique de ces instruments optiques qui s’établit autour de 200 nm. Pour cela, Laure Blanc-Féraud a introduit dans les algorithmes de reconstruction une nouvelle méthodologie permettant d’estimer l’ensemble des inconnues en les réduisant à un petit nombre de variables descriptives. Cette méthode originale permet d’obtenir un algorithme d’optimisation parcimonieuse super-résolvant.
La chaire « Imaging for biology », chaire du centre 3IA Côte d’Azur que Laure Blanc-Féraud coordonne depuis 2019 s’inscrit pleinement dans cette démarche. « Ce projet pluri-disciplinaire entend développer de nouvelles méthodes d’IA et des algorithmes pour construire conjointement des configurations d'acquisition novatrices et l'image optique super-résolue », précise-t-elle. La collaboration avec la biologiste Ellen Van-Obberghen Schilling, de l’Institut de biologie Valrose (IBV) de Nice, a été initiée dans le cadre de cette chaire. Ce partenariat vise à développer des biomarqueurs, autrement dit des éléments quantitatifs issus de l’analyse d’images, sur des images de tissus humains contenant des zones tumorales. « Notre objectif final est de fournir de nouveaux outils d’aide à l’analyse et à la décision aux pathologistes sur le développement des cellules cancéreuses et les réponses de chaque patient à une thérapie à partir des images de biopsie», conclut Laure Blanc-Féraud.