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Karthala System

Spin-off de l’IBENS, KARTHALA System met à la disposition de la communauté scientifique des microscopes de haute technologie permettant de lire et de modifier l’activité biologique au sein des tissus vivants à très grande vitesse. KARTHALA System s’appuie sur une technologie innovante de mise en forme de la lumière, l’interaction acousto-optique, plus agile que les méthodes mécaniques classiques utilisant des miroirs mobiles. Le premier produit de Karthala System est un microscope bi-photonique digital rapide, l’AODscope.

Des outils au cœur de la révolution optogénétique

Les deux dernières décennies ont vu le progrès spectaculaire des outils moléculaires permettant d’utiliser la lumière pour mesurer (rapporteurs) ou modifier (actuateurs) l’activité physico-chimique des tissus biologiques de manière minimalement invasive. Cette approche photonique a pris son plein essor avec le développement de rapporteurs et d’actuateurs génétiquement encodés, dérivés de protéines fluorescentes et de photo-senseurs naturels. Ces méthodes optogénétiques permettent d’enregistrer et de contrôler optiquement l’activité biologique de cellules génétiquement identifiées, y compris leur activité électrique. La photochimie et l’optogénétique bouleversent donc tous les domaines de la biologie.

Le potentiel de la révolution optogénétique ne pourra être exploité pleinement qu’avec le développement de technologies photoniques souples et robustes permettant d’adresser la lumière au bon endroit et au bon moment. Les techniques de microscopie optique traditionnelles, qui ont été conçues pour l’acquisition d’images, sont lentes et inadaptées. Les microscopes conçus par KARTHALA System ont pour ambition de promouvoir une nouvelle façon de manier la lumière, permettant d’accéder spécifiquement aux zones de l’échantillon dans lesquels l’information doit être lue ou inscrite, de manière ciblée et extrêmement rapide. KARTHALA System s’est fixé pour défi d’atteindre une capacité d’adressage d’un million de voxels par seconde dans un volume de 1 mm3.

Les neurosciences constituent le cœur de cible de KARTHALA System. Comprendre le cerveau dans son fonctionnement normal et pathologique est un enjeu à la fois intellectuel et de santé publique. Ce défi fait l’objet de deux grandes initiatives internationales : le "Human Brain Project" financé par l’Union Européenne dans le programme cadre Horizon 2020 (2014-2020) et la "Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies" (BRAIN), initiative initiée en 2013 par l’administration Obama. Comme l’indique l’intitulé du projet BRAIN, les avancées en neurosciences passent par le développement de nouvelles technologies, en particulier celles permettant d’enregistrer et de modifier l’activité des cellules nerveuses, les neurones, pendant le fonctionnement cérébral. Les microscopes développés par KARTHALA System sont à même de répondre à ce défi en fournissant une vitesse d’adressage adaptée à la bande passante du traitement de l’information dans le cerveau.

KARTHALA system, jeune compagnie fondée en mars 2017, est dirigée par Thomas Oksenhendler, un physicien expert en laser de puissance et interactions acousto-optiques. La compagnie s’appuie sur plus de 15 années de développements dans le domaine de la microscopie multi-photonique acousto-optique au sein de l’IBENS, en collaboration entre Benjamin Mathieu, le responsable de la plateforme d’imagerie, et les équipes de Laurent Bourdieu et de Stéphane Dieudonné.
KARTHALA System bénéficie d’un transfert de technologie, de propriété intellectuelle et de savoir-faire depuis les équipes de l’IBENS, dans le cadre d’un concours scientifique géré par INSERM transfert. Cette longue période de maturation, associée à un effort de prototypage et de dissémination, ont permis de concevoir un instrument robuste, l’AODscope, validé auprès des utilisateurs. Une première version de cet instrument a été installée en 2010 au "Cervo Brain Research Centre" / Université Laval à Québec, puis dupliquée en 2012 à la plateforme d’imagerie de l’IBENS. L’AODscope a produit depuis 10 publications de haut niveau. Une nouvelle génération de microscopes permettant l’adressage volumique et optimisant la profondeur de pénétration sont déjà à l’étude.