Une sténographe enregistre une réunion, mais au milieu de la conversation, son papier vient à manquer. Elle saute quelques répliques, puis reprend là où elle s'est arrêtée. Plus tard, elle doit reconstituer le texte complet sans réécrire toute la conversation. C'est exactement ce que fait la nouvelle méthode URA-SIM pour la microscopie à illumination structurée (SIM).
Auparavant, si le nombre de trames était insuffisant, la reconstruction devenait instable, et remplacer tout le pipeline de traitement était risqué. URA-SIM agit comme un traducteur expérimenté : il ne retraduit pas la conversation, mais comble simplement les lacunes de la sténographie. La méthode estime les images de phase manquantes à partir d'un modèle harmonique de faible dimension — ces mêmes oscillations de luminosité créées par la lumière striée. Ensuite, elle transmet l'ensemble complet des trames au pipeline de reconstruction éprouvé.
Sur la cible de calibration Argolight et des échantillons biologiques (microtubules, mitochondries), les reconstructions à partir de 5 à 8 trames conservent une résolution de 120 nanomètres et ne montrent aucun artefact. Pour les microtubules, la qualité d'image passe de 27,05 décibels avec 5 trames à 33,00 décibels avec 8 trames. Sur des cellules vivantes COS7 avec des mitochondries marquées au Pkmito Orange, URA-SIM avec 5 à 8 trames surpasse les méthodes bayésienne et fréquentielle en similarité visuelle avec la reconstruction pleine trame.
Dans des expériences avec 5 trames fixes par image super-résolue, la méthode résout les crêtes mitochondriales à des intervalles de 20 secondes, 1 seconde, et dans une série de 1461 trames. Le passage à la 3D-SIM avec 11 à 14 trames sur 15 donne une qualité allant jusqu'à 49,07 décibels ; sur la SIM non linéaire avec 15 à 24 trames sur 25, la similarité passe de 0,9054 à 0,9954.
La sténographe, après avoir complété les répliques manquantes, remet le procès-verbal complet. De même, URA-SIM restitue une pile complète de trames, qui est ensuite traitée par des algorithmes classiques. Cela permet de conserver la calibration, le traitement de la fonction de transfert optique et d'autres acquis de la SIM classique. Dès aujourd'hui, la méthode peut être utilisée pour l'imagerie accélérée de cellules vivantes avec une phototoxicité réduite, notamment pour observer la dynamique des mitochondries.
En 2D-SIM standard, une seule image super-résolue nécessite 9 images brutes, mais URA-SIM se contente de cinq — une économie de près de la moitié.