Université : Université de Poitiers
Laboratoire : Xlim UMR CNRS 7252
Direction de thèse : David HELBERT, université de Poitiers, Xlim/ASALI, david.helbert@univ-poitiers.fr
Philippe LEPROUX, université de Limoges, Xlim/Photonique, philippe.leproux@unilim.fr
Contexte : Dans le cadre du projet BELENOS, nous avons développé un biomatériau hybride composé d’une matrice céramique HA bioinspirée, imitant l’architecture de l’os trabéculaire humain, et fonctionnalisée avec une co-culture naturelle dérivée de la moelle osseuse humaine, riche en cellules précurseurs impliquées dans la réparation tissulaire, en particulier la régénération osseuse. Pour cela, une étude à l’aide d’une méthode d’imagerie hyperspectrale, la microspectroscopie CARS (coherent anti-Stokes Raman scattering) est mise en œuvre et associée à des méthodes d’analyse de données issues de la collaboration entre les UMR IRCER et XLIM pour visualiser et analyser, sans marquage préalable, les populations cellulaires présentes dans le dispositif hybride cellules-céramique. Dans cette thèse, l’objectif est de développer une instrumentation CARS 3D comprimée et les outils d’analyse associées.
Résumé : La microspectroscopie vibrationnelle constitue une alternative à la microscopie de fluorescence. Elle exploite les vibrations moléculaires de l’échantillon pour révéler sa composition chimique, sans recourir à un marquage préalable. En enregistrant le spectre vibrationnel en chaque position, on obtient une image hyperspectrale : le jeu de données forme un hypercube. À partir de cet hypercube, il est possible de reconstruire différentes images correspondant aux divers constituants chimiques présents. Forte de son expertise dans le design de sources laser supercontinuum, l’équipe Biophotonique de Xlim a développé depuis une dizaine d’années un savoir-faire expérimental unique autour de la technologie CARS, inspirée de la diffusion Raman et exploitant des lasers intenses. Cette technologie a permis l’imagerie sans marquage d’un prélèvement de crâne de souris, de nombreuses cartographies CARS de cultures cellulaires, démontrant la robustesse de la méthode et aussi l’étude du métabolisme lipidique de cellules cancéreuses, montrant l’intérêt de cette imagerie pour la recherche biomédicale. Dans notre application, nous voulons un modèle 3D de la cellule mais l’exposition au laser l’endommage lors de l’acquisition des coupes ; il est donc nécessaire de limiter les acquisitions en profondeur. De plus, l’acquisition d’un bloc 3D à haute résolution spatiale et spectrale génère un volume de données conséquent que les méthodes classiques ne peuvent traiter. Nous voulons changer le paradigme d’acquisition en utilisant l’acquisition comprimée qui permettra de réduire significativement le nombre d’acquisition de spectres et l’impact du laser sur les cellules. À partir de la signature spectrale d’un constituant, nous souhaitons reconstituer une cartographie de sa distribution à partir de mesures comprimées.
