Sujet de stage de Master 2 Recherche - Institut de Biologie Structurale

Master de Physique - UFR de Physique
Sujet de stage de Master 2 Recherche
Année 2011/2012
Laboratoire : Institut de Biologie Structurale Directeur : Eva Pebay-Peyroula
Intitulé de l'équipe : Groupe de spectroscopie de RMN biomoléculaire
Responsable : Bernhard Brustscher
Nom et qualité du responsable du stage : Dominique Marion HDR oui non
Adresse : IBS/NMR, 41, rue Jules Horowitz, 38027 Grenoble - FRANCE
Tél : 04 38 78 36 98
email : dominique.marion@ibs.fr
Spécialité MASTER :
Astrophysique, Plasma, Planète
Énergétique Physique
Exploration du vivant et de l'environnement
Physique de la matière condensée et du rayonnement
Physique subatomique et astroparticules
Titre du sujet :
Acquisition comprimée et artefacts en résonance magnétique nucléaire.
Objectifs recherchés (3 lignes max) :
Correction des artefacts liés aux techniques d'acquisition de données comprimées en résonance
magnétique nucléaire
Résumé (10 lignes max) :
Dans l'étude de macromolécules biologiques, la durée des expériences RMN reste un facteur limitant
important. L'augmentation des champs magnétiques utilisés et l'amélioration des sondes de mesure ont
nettement amélioré la sensibilité de la RMN ces dernières années. Des expériences multidimensionnelles
(la corrélation des fréquences de plusieurs noyaux) permettent d'étudier des macromolécules biologiques
complexes. Par contre, pour atteindre la résolution spectrale nécessaire, il faut répéter un grand nombre de
fois une expérience semblable pour échantillonner correctement les fréquences dans le domaine des
temps. Les légères fluctuations du spectromètre au cours de l'expérience donnent alors naissance à des
artefacts systématiques dans certaines dimensions de fréquence.
Afin de contourner les limitations des méthodes d'acquisition classiques, les techniques d'acquisition
comprimée (/Compressed sensing/ en anglais) se développent dans de nombreux domaines, en imagerie
médicale et en RMN en particulier. Il s'agit de ne pas mesurer systématiquement tous les points dans le
domaine des temps en espérant être en mesure de reconstruire un spectre complet dans le domaine des
fréquences (1). Des recherches mathématiques ont montré que si le spectre dans le domaine des
fréquences était clairsemé (un petit nombre de pics fins sur une grande largeur spectrale), il était possible
d'obtenir un spectre presque parfait même avec des données incomplètes (2). Dans le passé, nous avons
utilisé l'entropie du signal pour régulariser la reconstruction des données et nous nous proposons d'explorer
l'utilisation de la norme-l1 du spectre dans ce même but. Au cours du processus de reconstruction du
spectre à partir de données incomplètes, il est aussi envisagé de réduire les artefacts systématiques
mentionnés ci-dessus qui ont clairement une signature spectrale différente des données vraies.
Approches & matériel utilisés (3 lignes max) :

Master de Physique - UFR de Physique
RMN, traitement du signal et des données RMN, programmation
Publications pertinentes de l'équipe (3 max) :
(1) Marion, D. (2010). Combining methods for speeding up multi-dimensional acquisition. Sparse sampling
and fast pulsing methods for unfolded proteins Journal Of Magnetic Resonance, 206(1), 81–87.
(2) Candes, E. J., & Wakin, M. B. (2008). An introduction to compressive sampling. Ieee Signal Processing
Magazine, 25(2), 21–30.
Domaines de compétences souhaités (quelques mots clés) :
Ce stage nécessite des connaissances de base en physique, un intérêt pour le traitement des données et
la programmation.