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Anomalous Subdiffusion in Living Cells: Bridging the Gap Between Experiments and Realistic Models Through Collaborative Challenges

Authors :
Maxime Woringer
Ignacio Izeddin
Cyril Favard
Hugues Berry
Imagerie et Modélisation - Imaging and Modeling
Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB
Sorbonne Université (SU)
University of California [Berkeley]
University of California
Institut Langevin - Ondes et Images (UMR7587) (IL)
Sorbonne Université (SU)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Paris (UP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier (IRIM)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS)
Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)
Artificial Evolution and Computational Biology (BEAGLE)
Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS)
Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of California [Berkeley] (UC Berkeley)
University of California (UC)
Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Frontiers in Physics, Frontiers in Physics, Frontiers, 2020, 8, pp.134. ⟨10.3389/fphy.2020.00134⟩, Frontiers in Physics, Vol 8 (2020), Frontiers in Physics, 2020, 8, pp.134. ⟨10.3389/fphy.2020.00134⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

The life of a cell is governed by highly dynamical microscopic processes. Two notable examples are the diffusion of membrane receptors and the kinetics of transcription factors governing the rates of gene expression. Different fluorescence imaging techniques have emerged to study molecular dynamics. Among them, fluorescence correlation spectroscopy (FCS) and single-particle tracking (SPT) have proven to be instrumental to our understanding of cell dynamics and function. The analysis of SPT and FCS is an ongoing effort, and despite decades of work, much progress remains to be done. In this paper, we give a quick overview of the existing techniques used to analyze anomalous diffusion in cells and propose a collaborative challenge to foster the development of state-of-the-art analysis algorithms. We propose to provide labelled (training) and unlabelled (evaluation) simulated data to competitors all over the world in an open and fair challenge. The goal is to offer unified data benchmarks based on biologically-relevant metrics in order to compare the diffusion analysis software available for the community.<br />10 pages, 1 figure

Details

Language :
English
ISSN :
2296424X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Frontiers in Physics, Frontiers in Physics, Frontiers, 2020, 8, pp.134. ⟨10.3389/fphy.2020.00134⟩, Frontiers in Physics, Vol 8 (2020), Frontiers in Physics, 2020, 8, pp.134. ⟨10.3389/fphy.2020.00134⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ad13988dd794cf1bc3cb965d1d903fee