Damae Medical aide les dermatologues à améliorer leur prise en charge des cancers de la peau. Notre solution deepLive™ permet de réaliser un examen optique précis, rapide et fiable sans effectuer de biopsie.
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LC-OCT à contraste dynamique pour l'imagerie structurelle et fonctionnelle des tissus biologiques
Contexte : La tomographie par cohérence optique confocale en ligne (LC-OCT) est une technique d’imagerie développée à
l’Institut d’Optique [1] et valorisée par la société Damae Medical pour application en dermatologie [2,3]. Basée sur la
combinaison de l’interférométrie à faible cohérence et de la microscopie confocale à balayage de ligne, la LC-OCT permet une
visualisation des tissus biologiques à l’échelle cellulaire. La mesure par interférométrie de l’amplitude de la lumière
rétrodiffusée fournit des informations sur l’organisation structurale tridimensionnelle des tissus, mais sans permettre l’accès
à leur activité fonctionnelle.
Imagerie de la peau avec le dispositif LC-OCT (DeepLiveTM) commercialisé par Damae Medical (vidéo de présentation 3 min).
La microscopie de fluorescence, en revanche, permet la visualisation spécifique de molécules ou de structures au sein des
tissus biologiques, offrant ainsi un accès à des informations fonctionnelles. Cette méthode est largement employée en
recherche biomédicale et en pratique clinique. Elle présente toutefois l'inconvénient de nécessiter l'utilisation de marqueurs
fluorescents exogènes et sa profondeur de pénétration est limitée.
La tomographie par cohérence optique (OCT) à contraste dynamique est une technique apparue récemment, permettant
d'extraire des informations fonctionnelles et métaboliques au sein destissus biologiques à partir de la mesure desfluctuations
temporelles du signal interférométrique, générées par l’activité intracellulaire [4]. Cette technique permet de distinguer les
cellules des tissus conjonctifs et d'accéder à des informations sur leur activité, c’est-à-dire leur vitalité ainsi que leur mode de
production et d'utilisation de l'énergie [5]. En particulier, les cellules cancéreuses présentent généralement un métabolisme
plus actif que les cellules saines. L'activité métabolique peut être visualisée sous forme de codes couleur superposés à l'image
morphologique. La figure ci-dessous illustre un exemple d'imagerie OCT à contraste dynamique permettant de différencier un
tissu mammaire sain d’un tissu mammaire cancéreux (carcinome canalaire infiltrant) [6].
L'OCT dynamique offre ainsi une visualisation remarquable des tissus biologiques, sans nécessiter de recours à des agents de
contraste. La colorisation fournie par l’imagerie dynamique permet l’application d'algorithmes de traitement d’images afin de
produire des rendussimilaires à ceux de l'histologie avec coloration de type « H&E », considérée comme le gold-standard pour
le diagnostic du cancer.
Objectif de la thèse : L'objectif est de mettre en œuvre de nouveaux modes de contraste en imagerie LC-OCT, visant à
combiner des informations structurelles et fonctionnelles à haute résolution pour des applications en diagnostic du cancer,
notamment en dermatologie.
Travaux à réaliser : Dans une phase préliminaire, les travaux porteront sur l'exploitation du contraste de fluorescence,
permettant la visualisation spécifique de structures au sein des tissus biologiques grâce à l'utilisation de marqueurs
fluorescents. L'objectif sera de coupler un dispositif LC-OCT existant à un module de microscopie confocale à balayage de ligne
opérant en mode fluorescence. Cette première étape devrait conduire à des résultats originaux rapidement valorisables.
Dans une seconde phase, le principe d’imagerie dynamique sera développé et implémenté dans un dispositif LC-OCT selon
une configuration originale dite « tandem » [8]. Cette partie constituera le cœur de la thèse et visera à extraire des contrastes
fonctionnels intrinsèques, sans recours à des agents de contraste exogènes, ce qui représente un avantage majeur par rapport
à l'imagerie de fluorescence. Les travaux s’articuleront autour des axes suivants :
- Optimisation de la vitesse d'acquisition des images pour se placer dans des conditions compatibles avec l’imagerie
dynamique. Différentes approches pourront être explorées (choix et réglages des actionneurs et de la caméra, optimisation
des algorithmes de démodulation du signal...).
- Etude de la répétabilité du balayage des actionneurs du dispositif LC-OCT, et identification de solutions techniques pour
atteindre une répétabilité suffisante (par exemple via une approche de correction numérique).
- Développement d’algorithmes de coloration des images basés sur l’analyse fréquentielle du signal dynamique. Validation
sur des échantillons de micro-fluidique calibrés.
- Développement d’une plateforme d’imagerie dynamique pouvant être utilisée en clinique.
- Démonstration de l’imagerie dynamique sur des tissus frais prélevés lors d’opérations chirurgicales effectuées dans des
centres hospitaliers partenaires de Damae Medical.
Enjeu : La combinaison d’informations structurelles et fonctionnelles en imagerie à haute résolution par LC-OCT présentera
un potentiel majeur pour la recherche comme pour la pratique clinique, notamment dans le diagnostic et le suivi des lésions
cancéreuses. Cette technologie permettra une détection précoce des tumeurs grâce à des informations ultrastructurales et
fonctionnelles jusqu'alors inaccessibles. Elle ouvrira également la voie à un suivi thérapeutique personnalisé, basé sur
l’observation directe de la réponse des tissus aux traitements. Par ailleurs, l'apport de la coloration facilitera l'interprétation
des images et favorisera l’adoption de la technologie par les praticiens. La LC-OCT structurelle et fonctionnelle pourrait ainsi
s'imposer comme une alternative non invasive aux approches conventionnelles, permettant de réduire à la fois les risques
pour les patients et les coûts associés aux procédures médicales.
Domaines : Les travaux impliqueront la conception et la réalisation de dispositifs d’imagerie optique de haute précision
utilisant des sources laser spécifiques, le développement d'algorithmes d'analyse du signal et de traitement des images. La
validation expérimentale sera ensuite menée, d’abord sur des objets tests calibrés, puis sur des tissus biologiques. Les
domaines concernés sont : le développement instrumental (optique, mécanique), le contrôle et l’interfaçage de systèmes
(caméra, moteur piézoélectrique, miroir galvanométrique, lentille liquide), le traitement d’images incluant des
développements mathématiques et informatique.
Compétences requises : optique géométrique & ondulatoire, interférométrie, informatique, électronique, mathématiques.
Goût prononcé pour le développement expérimental.
Lieux : La thèse s'effectuera dans le cadre d’une collaboration étroite entre le laboratoire Charles Fabry à l'Institut d'Optique
(IOGS) et la startup Damae Medical (14 Rue Sthrau, Paris 13e). Les travaux seront menés principalement au laboratoire Charles
Fabry à Palaiseau.
Durée : 3 ans. Début prévu : automne 2026.
Financement : Allocation de l'Ecole Doctorale EOBE ou CIFRE Damae Medical.
Responsable & contact : Arnaud Dubois , Prof. IOGS/Univ. Paris-Saclay
Références :
1. A. Dubois et al., Opt. Express 26, 33534 (2018). DOI
2. J. Ogien et al., Ital. J. Dermatol. Venereol 158, 171 (2023). DOI
3. F. Latriglia et al., Life 13, 2268 (2023). DOI
4. N. Heldt et al., Biomed. Opt. Express 16, 4851 (2025). DOI
7. Z. Yin et al., npj Imaging vol. 3 (2025). DOI
8. F. Latriglia et al., Biomed. Opt. Express 15, 5384 (2024). DOI