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Projets de recherche

  1. Tomographie optique diffuse par fluorescence

Mes travaux portent sur la réalisation complète d’un scanner pour petit animal par tomographie optique diffuse (TOD) par fluorescence (TODF) sans contact. L’objectif est d’en arriver à imager l’anatomie interne, via les propriétés intrinsèques des tissus, ainsi que des processus biomoléculaires ayant cours dans l’organisme à l’aide de marqueurs fluorescents fonctionnalisés injectés (imagerie moléculaire). La TOD(F) est une modalité d’imagerie non-invasive à l’instar de la tomodensitométrie (TDM), la tomographie d’émission par positrons (TEP) ou l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Elle utilise toutefois la lumière et des techniques optiques, au lieu de radiation ionisante ou radiofréquence. Mes recherches couvrent tous les aspects du développement d’un scanner : aspects matériels (conception et réalisation de l’optique, l’électronique et la mécanique, fabrication de fantômes), informatiques (contrôle du scanner par ordinateur, vision numérique 3D pour mesure de la forme extérieure des animaux) et théoriques (développement d’algorithmes de reconstruction tomographique pour mesures sans contact et résolues en temps, simulations Monte-Carlo de la propagation de la lumière en milieu diffusant à géométrie complexe). Ce qui distingue mes travaux est l’utilisation de mesures optiques résolues en temps obtenues avec un laser à impulsions ultra-brèves et de l’électronique de détection par comptage de photons ultra-rapide, et ce, dans une architecture sans contact. Ceci permettra d’exploiter toute l’information contenue dans les signaux optiques, mais représente en même temps un grand défi, les algorithmes de reconstruction devenant alors plus complexes. Le développement d’algorithmes est d’ailleurs un sujet intense de recherches auxquels mes travaux contribuent. Contrairement aux autres modalités, il n’existe pas encore d’algorithme standard en TOD(F), la difficulté étant liée à la diffusion de la lumière dans les tissus biologiques qui rend plus lourdes les équations à manipuler. L’imagerie moléculaire par TODF est une technologie à fort potentiel pour l’industrie pharmaceutique. Par marquage fluorescent, la TODF permettra l’étiquetage d’un médicament pour voir s’il atteint sa cible, de suivre le traitement d’une pathologie sur un même animal et d’en évaluer l’efficacité sur une longue période (études longitudinales). Ceci éliminera les variations d’un animal à l’autre et évitera d’en sacrifier un grand nombre tel que requis par les techniques histologiques actuelles. Le débit de criblage (« screening throughput ») de médicaments efficaces sera accéléré, menant au développement plus rapide et à moindre coût de meilleurs médicaments. Une autre application de la TODF envisagée est l’oncologie, où la TODF permettra éventuellement de repérer des cellules cancéreuses en étiquetant des protéines membranaires impliquées dans leur développement pour une détection plus précoce.

Ces recherches sur la TODF font donc intervenir des notions de physique (notamment la compréhension et la modélisation de la propagation de la lumière dans les milieux diffusants que sont les tissus biologiques), d’imagerie médicale, d'algorithmes de reconstruction tomographique pour imager les propriétés des tissus et recouvrer des distributions de fluorescence, de vision numérique 3D, de conception d’instrumentation (électro-optique, optomécanique et électromécanique).

 

©  Copyright 2007-2008 Yves Bérubé-Lauzière, Université de Sherbrooke. Dernière mise à jour: 26 mars 2008