Biopsie optique par spectroscopie de fluorescence des tissus vivants : spectroscopie UV, microspectroscopie, spectroscopie résolue dans le temps : conception instrumentale, traitement automatique du signal et modélisation

par Juan José Padilla Ybarra

Thèse de doctorat en Sciences médicales

Sous la direction de François Guillemin.

Soutenue en 1999

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    L'objectif de cette recherche est l'expertise de la spectrofluorimètrie comme outil d'exploration des tissus vivants et en particulier son évaluation pour reconnaître la transformation maligne des structures épithéliales. La spectroscopie de fluorescence est une méthode basée sur l'analyse de l'émission de fluorescence de fluorophores tissulaires endogènes, elle peut être utilisée pour différencier plusieurs types de tissus. Les critères de discrimination sont basés sur les changements de caractéristiques d'autofluorescence entre le tissu pathologique et le tissu sain. Les deux causes principales modifiant les spectres sont la différence de propriétés optiques entre les tissus due à une structure histologique différente et la différence de concentration des fluorophores. L'outil de diagnostic adapté à la mesure de fluorescence est le spectromètre. Il a semblé intéressant de pouvoir exciter la cible avec plusieurs longueurs d'onde, dont le proche ultraviolet, afin d'étudier les fluorophores endogènes principaux. Il était nécessaire de caractériser et d'adapter le spectromètre à ces longueurs d'ondes. Afin de s'affranchir de la variabilité des paramètres, une normalisation des spectres est réalisée par rapport à la puissance de la lumière de rétrodiffusion. Pour garantir une meilleure fiabilité de mesure et éviter le photoblanchiment tissulaire, l'ensemble des mesures a été totalement automatisé et synchronisé. Le système est validé sur fantômes. Les applications biologiques sont effectuées in vivo sur plusieurs modèles animaux, mais également sur l'homme au cours de protocoles d'études cliniques. Différentes normalisations spectrales sont discutées en fonction des applications. Des seuils de décision statistique sont présentés pour différencier les étapes de la cancérogenèse des tissus. Afin de comprendre les variations observées dans les tissus, il était logique d'analyser les variations à l'échelle de la cellule. Pour obtenir cette information, nous avons conçu une adaptation du spectromètre à un microscope à épifluorescence. L'ensemble est validé sur deux types de modèles: des fantômes biologiques et des billes microscopiques calibrées en fluorescence et en taille. Au vu des résultats obtenus, la fiabilité du diagnostic des états précancéreux par spectroscopie traditionnelle est trop faible, il a semblé intéressant de travailler en considérant la durée de vie des fluorophores excités. Quatre configurations possibles d'instrumentations ont été expertisées. Les résultats obtenus permettent d'imaginer la configuration optimale pour les applications cliniques et tracent les grandes lignes d'un éventuel développement.


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  • Détails : 1 vol. (192 p.)
  • Annexes : Bibliogr. (88 réf.)

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